Өмірбаян

Майкл Фарадей: Электромагнетизмнің артындағы нағыз ғылыми қаһарман

Майкл Фарадей: Электромагнетизмнің артындағы нағыз ғылыми қаһарман


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Майкл Фарадейдің еңбегінсіз бізде Teslas немесе қазіргі заманғы механикалық заттар болмас еді. Фарадейдің электр қуаты саласындағы жұмысы мен өнертабысы әлемді мәңгі өзгертті.

Фарадей - электролиз, шарлар, электр қозғалтқыштары, генераторлар, динамалар және т.б. Егер сіз Фарадейдің жұмысынан хабардар болмасаңыз, оны, ең болмағанда, өзінің аты-жөнін, Фарадей торын сақтайтын тордан тануыңыз мүмкін.

Ол ішінара электр қуатын жұмыс істеуге болатын нәрсеге айналдырған беделді британдық ғалым болды. Ол өз уақытында айтарлықтай электромагнетизм туралы біздің қазіргі түсінігімізге жетелейтін жұмыс пен тәжірибелер жиынтығын құрған белгілі химик және физик болды.

Майкл Фарадейдің ақыл-ойы мен жетістігін түсіну үшін оның өмірі мен шығармашылығына шолу жасайық.

Айтпақшы, сіз Альберт Эйнштейн өзінің кеңсесінде үш ғалымның фотосуреттерін сақтайтынын білдіңіз бе? Исаак Ньютон, Джеймс Клерк Максвелл және иә, Майкл Фарадей.

Мұның бәрі Фарадейден басталды

Майкл Фарадей 1791 жылы 22 қыркүйекте Нью-Йорктегі, Суррей ауылындағы салыстырмалы түрде кедей отбасында дүниеге келді. Ньюингтон кейінірек Лондонның оңтүстігіне сіңіп кетуі керек еді. Оның әкесі 1791 жылы жұмыс іздеп Англияның солтүстігінен көшіп келген темір ұстасы болған.

Оның анасы өте қиын тәрбиесінде отбасын эмоционалды түрде қолдайтын кішіпейіл жерлес еді. Майкл кейде тамақ ішуге қиналатын төрт баланың бірі болатын. Олардың әкелері жиі ауырып, еңбекке жарамсыз болатын. Фарадейлер отбасы үшін тұрақты азық-түлікпен қамтамасыз ету оңай болған жоқ.

Майкл Фарадей кейінірек өмірінде оған бір аптаға созылатын бір бөлке нанды қалай бергенін айтып береді. Сіз оны жаман деп ойлайсыз ба ?! Оның отбасы кішкентай христиандық сектаға жататын. Бұл секта өмір бойы рухани және эмоционалды қолдау көрсетіп отырды.

Бала кезінен Фарадей оны қызықтыруға тырысып, өзінің балалық шағына ешқашан жол бермей, не үшін екенін түсініп, заттардың жұмыс істеу тәсілі туралы көбірек білгісі келеді.Көптеген инженерлерді еске түсіретін оқиға.

Бір қызығы, оның алғашқы білімі өте қарапайым болды. Ол оқуды, жазуды және шифрлауды жергілікті жексенбілік мектепте үйрену сияқты негіздерді ғана алды. Оның алғашқы кәсібі - жергілікті кітап сатушыға және кітап түптеу үшін газет жеткізетін қағаздар. 14 жасында ол тіпті өзімен бірге тәлімгерлікті бастады, оны келесі 7 жыл бойы жүргізбек.

Фарадей өзінің басқа шәкірттерінен өзгеше болды. Фарадей міндетті болып табылатын кейбір кітаптарды оқып шығуға уақыт бөледі. Майкл Энциклопедияның үшінші басылымындағы электрэнергия туралы белгілі бір мақала оның қиялын ерекше ұстайтынын айтады. Оған кітаптың да әсері мол болдыХимия бойынша әңгімелер Джейн Марсет

Фарадей мырза тіпті осы жас кезеңінде тәжірибе жасай бастайды. Ол шын мәнінде әлсіз волта үйіндісін құрды, ол арқылы ол электрохимияда үй тәжірибелерін жүргізді.

Фарадей өзінің салыстырмалы түрде кішіпейіл білімін пайдаланып, өзін-өзі оқытатын болады және әлемдегі ең ұлы ғалымдардың бірі болады.

Ол әлдеқайда үлкен болған кезде, ол калий мен натрий сияқты бірқатар элементтерді бөліп алған химик Сэр Хамфри Дэвидің дәрістеріне үнемі қатысқан.

Фарадей бүкіл оқиғаға қанық болып, мұқият жазбалар жасады.

Бұлардың толық болғаны соншалық, ол Дэвиге дәрістерге ресми жазбалар ретінде қызмет ету үшін 300 беттік құжатты жіберген. Ол сондай-ақ жұмысқа орналасуды сұрайтын хатпен бірге осы еркіндікті алды.

«Сұрамаңыз, алмаңыз» деп біз Фарадей мырзаны құрметтейміз.

Дэви айқын әсер қалдырды, бірақ тез және мейірімділікпен жас Фарадейден бас тартты, өйткені оның қазіргі кезде ашық позициясы жоқ. Ол жас жігітті ұмытқан жоқ. Оның көмекшілерінің бірі төбелескені үшін жұмыстан шығарылғаннан кейін ол тез арада бұл қызметті Майклға ұсынды.

Ол, әрине, мүмкіндікті пайдаланып секірді және химия пәніне сол кездегі ең үлкен тәжірибешілердің біріне көмектесіп, көмектесетін қызғанышты жағдайға тап болды. Дэви туралы көбіне әзіл-оспақпен айтады, Фарадей кейіннен оның ең үлкен ашылуы болды.

Фарадейдің химиядағы алғашқы жұмысы

Фарадей алғаш рет 1812 жылы 21 жасында Дэвиге зертханаға қосылды. Бұл Фарадей үшін алғашқы мансабында өте жақсы мүмкіндік болды, өйткені Дэви өз заманының ең жақсы химиктерінің бірі болды.

Дуэт бірге жұмыс істеген алғашқы жоба әртүрлі химиялық заттардың молекулалық құрылымын түсіндіру болды. Бұл алғашқы жұмыс Фарадейге электр энергиясының қарапайым жұмыс істеуі туралы көп нәрсе үйретті.

Майкл Фарадей Дэвидің командасына қосылған кезде, ол сол кездегі Химиядағы қазіргі ойлауды жою процесінде болды. Қазіргі химияның негізін салушы Антуан-Лоран Лавуазье өзінің химиялық білім реформаларын аяқтап, болашақ химиктер үшін кейбір негізгі принциптерге сүйенді.

Олардың арасында, көп болса да, оттегі ерекше элемент болды. Ол сондай-ақ жанудың жалғыз жақтаушысы екенін, ең бастысы, ол барлық қышқылдардың негізі болғанын айтты.

Дэви натрий мен калийді оқшаулауға, гальваникалық аккумулятордан қуатты ток қолдану арқылы қол жеткізді. Батарея осы элементтердің оксидтерін, сондай-ақ белгілі күшті қышқылдардың бірі болып табылатын мурийат тұз қышқылын ыдырату үшін пайдаланылды.

Бұл процесс сутектің бөлінуіне, сондай-ақ біртүрлі жасыл газдың шығуына әкелді. Бұл жасыл газ жануды қолдайтын және сумен қосқанда қышқыл шығаратын сияқты.

Фарадей Дэвимен 1820 жылға дейін жұмыс істеді, ол сол кезде Фарадейдің өзі сол уақыттағы әлемдегі ең көрнекті химиктердің біріне айналды.

Ол сол кезде химия туралы білуге ​​болатын барлық нәрсені тиімді білді. Дэвидің алдындағы еңбектері оған химиялық анализдер мен зертханалық әдістерді жүргізуде үлкен тәжірибе сыйлады. Ол қазір барлық мақсатта шебер экспериментатор болды.

Майкл сонымен қатар өзінің теориялық көзқарастарын дамытты, ол енді оны өз жұмысында басшылыққа алатын дәрежеге жетті. Ол өз уақытында үйренгендерінің бәрін Дэвимен ұштастырып, ғылыми әлемді өзінің ашқан жаңалықтарымен дүр сілкіндірер еді.

Майкл Фарадей өз бетімен кетті және көп ұзамай өзінің құрдастары арасында ерте танымал болды. Ол аналитикалық химик ретінде мінсіз бедел жинады және өзін сот процестерінде сарапшы куәгер ретінде жиі шақырады. Ол сондай-ақ қаржылық қолдауымен Корольдік институтты қолдауға көмектескен клиенттерді жинады.

1820 жылы ол керемет жаңалықтар ашты, бәрібір химиктер үшін жақсы. Ол хлор мен С көміртегінің алғашқы белгілі қосылыстарын құра алды2CL6 және C2CL4. Ол хлор мен сутекті «олефиантты газға», яғни этиленге ауыстыру арқылы өндірді. Бұл бірінші орын басу реакциялары болды және кейінірек Джон Джейкоб Берзелиус ұсынған химиялық қосылыстардың басым теориясына қарсы шығады.

Ол 1821 жылы Сара Барнард есімді әйелге үйленіп, Лондондағы Корольдік институтқа орналасты. Оның негізгі бағыты магниттілік пен электр энергиясына қатысты тәжірибелер мен зерттеулер жүргізуге бағытталды.

Фарадейдің сол кездегі электр энергиясына деген көзқарасы оның әріптестеріне ғана тән болды. Ол электр тогын ағыннан гөрі діріл ретінде елестетті, бұл оған электромагнитизм айналасында жаңалық ашуға көмектеседі.

Оның Корольдік институттағы алғашқы ашылуы - сымды қоршап тұрған магниттік күштерден электромагниттік айналу немесе айналмалы қозғалыс жасай алатын құрылғылар.

1825 жылы Майкл газдарды жарықтандырумен айналысып, кейіннен бензол деп аталатын затты бөліп алып, сипаттауға қол жеткізді. Шамамен осы уақыттарда ол металлургия мен металлографияның негіздерін қалауға, болат қорытпаларына тергеу жұмыстарын жүргізуге көмектесті.

Ол Лондон корольдік қоғамының көзілдірік пен телескоптардың сапасын жақсарту жөніндегі тапсырмасымен жұмыс жасады. Ол өте жоғары сыну индикаторын құра алды, ол кейінірек, 1845 жылы оған диамагнетизмді ашуға көмектеседі.

Фарадейдің электромагнетизм және электролиздегі келесі жұмысы

Фарадей электромагниттік индукцияны, магнит өрісінің әсерінен өткізгіштер арқылы электр қозғаушы күштер шығару процесін ашуға көшті. Егер бұл қоңырау соғылса, бұл генераторлар мен электр қозғалтқыштарының жұмыс істеу тәсілі.

Ганс Кристиан Орстед 1820 жылы электр тогын сым арқылы өткізгенде магнит өрісі пайда болатынын анықтады. Оның жаңалықтарын Андре-Мари Ампере жалғастырды, ол магнит күші дөңгелек күш болып көрінетінін көрсетті. Ампере шын мәнінде магнит өрісі сымның айналасында цилиндр түзетінін көрсетті. Бұл алғаш рет ұсынылған болатын.

Фарадей интуитивті түрде мұның нені меңзегенін түсінді. Егер ол полюсті оқшаулауға болатын болса, онда ол ток өткізгіш сымның айналасында үнемі айналмалы қозғалыс жасауы керек деп атап өтті. Осы гипотезаны ескере отырып, өзінің данышпанымен бірге эксперимент жүргізіп, ол мұны өзінің аппаратымен дәлелдеуге шешім қабылдады.

Оның құрылғысы электр энергиясын механикалық энергияға айналдырды. Майкл Фарадей әлемдегі алғашқы электр қозғалтқышын жаңадан жасады.

Фарадей 1831 жылы индукциялық сақина деп аталатын нәрсе жасап, электромагнетизм туралы өзінің идеялары мен білімін жетілдіру үшін жұмыс істеді. Бұл құрылғы басқа сымның магниттік күштерінің әсерінен сымда электр қуатын өндіретін трансформатор болды.

Бұл сол кезде жаңашыл болды.

Майкл өз идеяларын тісті етіп шығарады

Фарадей мұнымен тоқтаған жоқ, әрине. Ол үлкен суретке қарап, жалпы электр энергиясының табиғаты туралы ойлана бастады. Сол кездегі даладағы замандастарының көпшілігінен айырмашылығы, Фарадей электр қуаты құбырдағы су сияқты сымдар арқылы өтетін материалдық сұйықтық емес екеніне сенімді болды.

Ол керісінше өткізгіште пайда болған шиеленістің нәтижесінде сымдар арқылы қозғалған діріл немесе күш болуы керек деп талап етті. Оның қозғалтқышынан кейінгі алғашқы тәжірибелерінің бірі полирленген жарық сәулесін ыдырайтын электрохимиялық ерітінді арқылы өткізу болды.

Оның ойынша, ол постулациялаған молекулааралық штамдарды электр тогының қатысуымен болуы керек. Ол бұл идеяға 1820 жылдар аралығында қайта орала береді, бірақ өкінішке орай, еш нәтиже болмады.

1830 жылдардың басында Майкл Фарадей индукцияланған ток қалай пайда болғанын анықтауға тырысты. Электромагнитті қолдану арқылы өзінің алғашқы тәжірибесіне сүйене отырып, ол орнына тұрақты магнит қолданып көрді.

Оның эксперименті магнитті сым катушкасына ішке және ішке жылжыту ток тудыратынын анықтады. Фарадей сонымен қатар магнит өрісі магниттің үстінде тұрған қағазға немесе картаға себілген темір кесектерін қолдану арқылы көрінетінін білген.

Ол құжаттарда көрсетілген «күш сызықтарын» ортада, ауада кернеу сызықтары болуы керек деп байланыстырды.

Ол жақын арада магниттермен электр тоғының өндірілуін анықтайтын заңды ашады. Атап айтқанда, ток шамасы өткізгіштің уақыт бірлігінде кескен күш сызықтарының санына тәуелді болды.

Фарадей магниттің полюстері арасында мыс дискіні айналдыра отырып, үздіксіз ток шығара алатынын түсініп, мұны тез құрды. Дискінің жиегі мен ортасынан саңылауларды алып тастап, токты «ажыратуға» болады. Бұл, шын мәнінде, алғашқы динамо болды.

Бұл дәл қазіргі принцип бойынша болса да, керісінше дискіні айналдыру үшін қазіргі заманғы электр қозғалтқыштарының тікелей атасы болды.

Электролиз заңдары

Ол электр энергиясын зерттеуді жалғастыра отырып, ол әлемге әйгілі химик ретінде өзінің фонына қатты сүйенді. Ол электрохимия саласында ауқымды жұмыс жасады, онда электролиздің бірінші және екінші заңдарын жасады.

Бұл заңдар бұл туралы айтады«электрод-электролит шекарасында ток тудыратын химиялық өзгеріс мөлшері пайдаланылған электр энергиясының мөлшеріне пропорционалды, ал әр түрлі заттардағы электр энергиясының бірдей мөлшері өндірген химиялық өзгерістердің шамалары олардың эквиваленттік салмақтарына пропорционалды».

БАЙЛАНЫСТЫ: ФАРАДЕЙЛІК КАФАС ҚАЛАЙ ЖҰМЫС ЖАСАЙДЫ?

Электр энергиясының қарапайым ағындары химиялық реакцияларды бастау үшін қолданыла алады. Практикалық тұрғыдан электролиз түрінде бұл электр энергиясын су молекулаларынан сутек алу үшін, металл қосылыстарын беттерге жинау үшін (электролиз) және ерітінділерден таза металл элементтерін алу үшін қолдануға болатындығын білдіреді.

Көптеген ғылыми тақырыптардағыдай, электролизді визуалды түрде түсіну әлдеқайда оңай. Электролиздің қалай жұмыс істейтінін және Фарадейдің бұл ашылуының маңыздылығын түсіну үшін төмендегі жылдам бейнені қараңыз.

Фарадейдің электролиз саласындағы жұмысы осы маңызды саланың негізін қалады.

Газды сұйылту және салқындату

1823 жылы Майкл Фарадей Джон Далтонның идеяларына сүйене отырып, алғаш рет хлор газы мен аммиак газын сұйылтуға қысым көрсетіп, өз идеяларын дәлелдеді.

Оның аммиакты сәтті сұйылтуы ерекше қызығушылық тудырды. Аммиактың булануына жол бергенде, ол салқындағанын байқады. Бұл қағиданы 1756 жылы Уильям Каллен көпшілік алдында жариялағанымен, Фарадейдің жұмыстары механикалық сорғылармен бөлме температурасында газды сұйықтыққа айналдыруға болатындығын көрсетті.

Бұл жаңалықтың әсемдігі - газды қысымға алып, сұйылтуға және оны булануға және жабық жүйеде үздіксіз салқындатуға болатын. Жүйе мөрмен бекітілген болса, барлық жүйелілікті ad infinitum қайталауға болады. Бұл барлық заманауи тоңазытқыштар мен ауа сорғыш жылу сорғы жүйелерінің негізі.

Bunsen оттығы (түрі)

Майкл Фарадей тамаша практикалық өнертапқыш болды, оны зертханалық жабдықтың ең көрнекті бөлшектерінің бірі Бунсен Оттығына мұрындық болды. Ол ауа мен газды жандырмас бұрын, жоғары температураның оңай қол жетімді түрін қамтамасыз ету үшін біріктірді.

Кейінірек оның алғашқы жұмысын Роберт Вильгельм Бунсен әлемнің көптеген студенттерінің есінде жақсы сақтайтын құрал-жабдық шығаруға әзірледі.

Фарадей Кейдж

1836 жылы Майкл Фарадей электр өткізгіші зарядталған кезде оның үстінде барлық қосымша зарядтар болатынын анықтады. Кеңейту арқылы бұл қосымша ақы бөлменің немесе темір тордың ішкі жағында «көрінбейтінін» білдіреді.

Сол принципті Фарадей костюмдері деп аталатын нақты киім-кешектерде де қолдануға болады. Бұл үстіңгі киімдерде киімді кез-келген сыртқы электр көзінен сақтайтын металл төсемі бар.

Фарадей торлары сезімтал электр жабдықтарын қорғау үшін және сыртқы кедергілерді болдырмау үшін электрохимиялық тәжірибелер кезінде қолданылады. Олар қазіргі кезде ұялы байланыс үшін өлі аймақтарды құру үшін де қолданылады.

Бензол

1825 жылы Майкл Фарадей осы «ғажайыпты» молекуланы Лондонда жарық шығаруға газ өндіруден қалған майлы қалдықтан тапты.

Бензол - Химияның маңызды заттарының бірі. Бұрын ол көптеген жаңа материалдар жасады және байланыстыруды түсінуге көмектесті. Бензол АҚШ-тағы өндіріс көлемі бойынша ең жақсы 20 химиялық заттың бірі болып табылады.

Бұл көптеген пластиктердің, шайырлардың, нейлонның, каучуктардың, майлағыштардың, бояғыштардың, есірткілердің өмірлік маңызды бөлігі.

Диамагнетизм

Біз бәрімізге ферромагнетизмді немесе диірмен магнитін басқаруды жақсы білеміз, бірақ Фарадей 1845 жылы барлық заттар диамагнитті екенін анықтады. Әрине, табиғаттағы құбылыстардың күш-қуаты әр түрлі.

Диамагнетизм - қолданбалы магнит өрісіне қарсы бағыт. Егер қарастырылып отырған зат күшті диамагнетизмді көрсеткен болса, оны магниттің солтүстік полюсі қатты тебеді.

Таңқаларлықтай, бұл көптеген магниті бар материалдарда левитация жасау үшін қолданыла алады. Бақа сияқты тірі организмдер де күшті магнит өрісімен ауырлық күшіне «қарсы тұра» алады.

Өлім жөне мұра

Майкл Фарадей 75 жасқа толған шағында 1867 жылы 25 тамызда қайтыс болды. Оның артында әйелі қалды. Ерлі-зайыптылардың балалары болмады. Фарадей бүкіл өмірінде шынайы христиан болған. Ол сондай-ақ бала кезінен бастап осы кішкентай сектантпен, сендемиялықтармен берік байланыста болған.

Ғылымға қосқан үлесі үшін өмірде оған Вестминстер аббаттығында Ұлыбритания патшалары мен патшайымдары, тіпті сэр Исаак Ньютонмен бірге жерлеу ұсынылды. Ол бұл ұсынысты қарапайым жерлеу пайдасына қабылдамады. Сіз оның қабірін Лондондағы Хайтгейт зиратынан таба аласыз. Онымен бірге әйелі Сара да жерленген.

Лондонның Савой-Плейсында оның құрметіне мүсін орнатылды. Ол Инженерлік-технологиялық институттың сыртында орналасқан. Адамзатқа көп үлес қосқан адамға арналған әр түрлі мүсіндер, мектептер, саябақтар және басқа ескерткіштер бар. Ұлыбритания мен АҚШ-та оның атында көптеген көшелер бар.

Оған, әрине, Англия банкінің £ 20 сериясындағы купюраның сырт жағында пайда болып, жоғары баға берілді. Майклда сондай-ақ «Ұлыбритания көрермендеріне ғылымды жеткізудегі шеберлігі үшін» Лондон атындағы Лондон Корольдік Қоғамының арнайы сыйлығы бар.

Соңғы сөз

Майкл Фарадей өз уақытында бірқатар хаттар мен журналдар жазды, олардың барлығы кең қол жетімді және Фарадейдің кез-келген жанкүйеріне оқуға кеңес беріледі.

Майкл Фарадей кедей отбасынан шыққанымен, алдымен өзін-өзі тәрбиелеу үшін аянбай еңбек етеді. Содан кейін ол өмірін білімге ұмтылуға арнайтын еді. Оның табандылығы оны әлемдегі ең маңызды ғалымдардың біріне айналдырар еді. Оның артықшылықтары басым әлемде кішіпейілділікпен бастағандықтан, оның жетістіктері одан да керемет. Оның көптеген тамаша жаңалықтары мен өнертабыстарының ішінде ол SI сыйымдылығы үшін бірлік ретінде мәңгі қалды,алыс, немесе F.


Бейнені қараңыз: Faraday ice pail - Physics in experiments (Қазан 2022).