Michael Faraday

Michael Faraday (Mikaelo Farado) (naskiĝis la , mortis la ) estis brita sciencisto (fizikisto kaj kemiisto), kiu kontribuis pri la elektromagnetismo kaj pri elektrokemio. Li ankaŭ inventis fruan varianton de la Bunsen-bruligilon.

Li faris multe da sciencaj eksperimentoj ĉefe rilate al elektromagneta indukto, diamagnetismo, elektrolizo ktp. Kvankam Faraday ricevis malmultan formalan edukadon, li estis unu el plej influaj sciencistoj en historio. Faraday ankaŭ establis ke magnetismo rilatas al lumradioj kaj estis subkuŝa rilato inter ambaŭ fenomenoj.Michael Faraday. the 1911 Encyclopaedia Britannica."Archives Biographies: Michael Faraday", The Institution of Engineering and Technology. Lia invento de elektromagneta turnaparato formis la fondadon de elektra motorteknologio, kaj estis pro siaj klopodoj kiel elektro iĝis praktike utila por uzado en teknologio.eta|Michael FARADAYEn 1831 Michael Faraday malkovris ke estas generita potenciala diferenco inter la finaĵoj de elektra konduktilo kiu moviĝas orte al magneta kampo. Li konstruis la unuan elektromagnetan generatoron bazitan je tiu efiko, uzante kupran diskon rotaciantan inter la polusoj de magneto en la formo de hufofero. Ĝi produktis malgrandan kurenton.

Kiel kemiisto, Faraday malkovris benzenon, esploris pri la klatrata hidrato de kloro kaj la sistemon de oksidiĝa nombro, kaj popularigis terminologion kia anodo, katodo, elektrodo, kaj jono.

Faraday estis elstara eksperimentisto kiu esprimis siajn ideojn en klara kaj simpla lingvaĵo; lia matematika kapablo, tamen, ne etendis tiom for kiom ĝis ajna trigonometrio sed al la plej simpla algebro. James Clerk Maxwell uzis la laboron de Faraday kaj aliaj, kaj resumis ĝin en serio de ekvacioj kiuj estas akceptataj kiel bazo de ĉiuj modernaj teorioj de elektromagnetaj fenomenoj. Pri la uzoj de Faraday de la fortolinioj, Maxwell verkis, ke ili montris al Faraday "estis estinta reale matematikisto de tre alta ordo – unu al kiu la matematikistoj de la estonteco povus derivigi valorajn kaj fekundajn metodojn."The Scientific Papers of James Clerk Maxwell Volume 1 page 360; Courier Dover 2003, ISBN 0-486-49560-4

Li ricevis la medalon Copley de la Reĝa Societo de Londono en 1832 kune kun la franca matematikisto Siméon Denis Poisson. La SI-unuo de kapacitanco estas la farado, nomita laŭ li.

Albert Einstein tenis bildon de Faraday sur muro de sia studejo, kun bildoj de Isaac Newton kaj James Clerk Maxwell."Einstein's Heroes: Imagining the World through the Language of Mathematics", de Robyn Arianrhod
UQP, reviziita de Jane Gleeson-White, 10a de Novembro 2003, The Sydney Morning Herald. Fizikisto Ernest Rutherford asertis; "Kiam ni konsideras la gravon kaj etendon de liaj malkovroj kaj de lia influo sur la progreso de scienco kaj de industrio, ne estas honoro tiom granda por pagi la memoron de Faraday, unu el plej grandaj sciencaj malkovrantoj de ĉiuj tempo".Rao, C.N.R. (2000). Understanding Chemistry. Universities Press. ISBN 81-7371-250-6. p. 281.

Persona vivo

Komenco

Faraday naskiĝis en Newington Butts,Frank A. J. L. James, 'Faraday, Michael (1791–1867)', Oxford Dictionary of National Biography, Oxford University Press, Sept 2004; rete eldono, Jan 2008 alirita la 3an de Marto 2009 kio estas nune parto de la londona borough Southwark, sed kiu estis tiam ĉeurba parto de Surrey.Por resuma rakonto de la vivo de Faraday inkludanta lian infanaĝon, vidu paĝojn 175–83 de EVERY SATURDAY: A JOURNAL OF CHOICE READING, Vol III publikigita ĉe Kembriĝo en 1873 fare de Osgood & Co. Lia familio ne estis riĉa. Lia patro, James, estis membro de la glasita sekto de kristanismo. James Faraday translokigis siajn edzinon kaj du filojn al Londono dum la vintro de 1790 el Outhgill en Westmorland, kie li estis estinta metilernanto de la vilaĝa forĝisto.The implication was that James discovered job opportunities elsewhere through membership of this sect. James joined the London meeting house on 20 February 1791, and moved his family shortly thereafter. See Cantor, pp. 57–8. Michael naskiĝis en la aŭtuno de tiu jaro. La juna Michael Faraday, kiu estis la trian el kvara fratoj, havis nur la plej bazan lernejan edukon, devis memedukiĝi."Michael Faraday."  History of Science and Technology. Houghton Mifflin Company, 2004. Answers.com 4a de Junio 2007 Kiam li estis dekkvarjaraĝa li iĝis metilernanto de George Riebau, surloka librobindisto kaj librovendisto ĉe strato Blandford.Open plaque nº 19 Dum sia sepjara metilernanteco li legis multajn librojn, kiaj tiu de Isaac Watts nome The Improvement of the Mind, kaj li entuziasme plibonigis la principojn kaj sugestojn enhavintajn tie. Tiam li disvolvigis ankaŭ intereson por scienco, speciale en elektro. Faraday estis partikulare inspirita de la libro Conversations on Chemistry de Jane Marcet.Lienhard, John H. (1992). "Michael Faraday". The Engines of Our Ingenuity. Episode 741. No 741: Michael Faraday (transcript). NPR. KUHF-FM Houston.  Alirita la 28an de Oktobro 2015.Lienhard, John H. (1992). "Jane Marcet's Books". The Engines of Our Ingenuity. Episode 744. No 744: Jane Marcet's Books (transcript). NPR. KUHF-FM Houston.  Alirita la 28an de Oktobro 2015.

Plenkreska vivo
eta|dekstre|Portreto de Faraday fine de siaj tridekaj jaroj.
En 1812, je aĝo de dudek, kaj fine de sia metilernotempo, Faraday ĉeestis prelegojn de la elstara angla kemiisto Humphry Davy de la Royal Institution kaj de la Royal Society, kaj de John Tatum, fondinto de la City Philosophical Society (Urba Filozofia Societo). Multaj el la enirbiletoj por tiuj prelegoj estis havigitaj al Faraday fare de William Dance, kiu estis unu el la fondintoj de la Royal Philharmonic Society. Faraday sekve sendis al Davy tricentpaĝan libron baze sur la notoj kiujn li estis preninta dum tiuj prelegoj. La reago de Davy estis tuja, afabla kaj favora. En 1813, kiam Davy damaĝis sian vidkapablon en akcidento per nitrogena triklorido, li decidis dungi Faraday kiel helpanto. Koincide unu el la helpantoj de la Royal Institution nome John Payne, estis maldungita, kaj Sir Humphry Davy ricevis mendon trovi anstataŭanton; tiele li nomumis Faraday kiel Kemia Helpanto ĉe la Royal Institution en la 1a de marto 1813. Tre baldaŭ Davy mendis Faraday preparadon de nitrogena triklorido, kaj ili ambaŭ vundiĝis en eksplodo de tiu tre danĝera substanco.Thomas, p. 17

En la klas-bazita angla societo de tiu epoko, Faraday ne estis konsiderata ĝentlemano. Kiam Davy aranĝis longan turneon tra Eŭropo en 1813–15, lia valeto ne deziris iri. Anstataŭe, Faraday iris kiel scienca helpanto de Davy, kaj li ricevis peton por agadi kiel valeto de Davy ĝis oni trovu anstataŭon en Parizo. Faraday estis devigita plenumi la rolon de valeto same kiel de helpanto dum la tuta veturado. La edzino de Davy, nome Jane Apreece, malakceptis trakti Faraday kiel samulo (devigante lin veturi ekster la veturilo, manĝi kun la servistoj ktp.), kaj pro tio Faraday sentis sin tiom malfeliĉa ke li plenis reveni al Anglio sola kaj eĉ rezigni pri scienco samtempe. La vojaĝo tamen permesis lin aliri al la scienca elito de Eŭropo kaj eksponis lin al amaso de stimulantaj ideoj.

Faraday edziĝis al Sarah Barnard (1800–1879) la 12an de Junio 1821.La registrilo ĉe St. Faith-in-the-Virgin ĉe Katedralo Sankta Paŭlo de Londono, registras la 12an de Junio kiel la dato de kiam la edziĝpermeson estis publikigita. La atestanto estis la patro de Sarah, nome Edward. Ties edziĝo okazis 16 jarojn antaŭ la leĝo Marriage and Registration Act of 1837. Vidu Cantor, Geoffrey (1991). Michael Faraday, Sandemanian and Scientist. Macmillan. ISBN 0-333-58802-9., p. 59. ili estis renkontiĝintaj pere de iliaj familioj ĉe la preĝejo de la Sandemananoj, kaj li konfesis sian kredon al la Sandemana kongregacio la monaton post ili geedziĝis. Ili ne havis filojn.

Faraday estis devota kristano; lia Sandemana nomigo estis produktita de la Eklezio de Skotlando. Post sia edziĝo, li servis kiel diakono kaj dum du tempoperiodoj kiel elder (aĝsaĝulo) en la renkontiĝejo de sia junaĝo. Lia preĝejo estis situanda ĉe Paul's Alley en la Barbican. Tiu renkontiĝejo estis relokigita en 1862 al Barnsbury Grove, Islington; tiu Nordlondona loko estis kie Faraday servis la finajn du jarojn de sia dua tempoperiodo kiel elder antaŭ sia rezigno el tiu posteno.Cantor, pp. 41–43, 60–4, kaj 277-80.Paul's Alley estis situanta je 10 domoj sude de Barbican. Vidu paĝon 330 de la verko de Elmes (1831) nome Topographical Dictionary of the British Metropolis. Biografiistoj notis ke "forta senso de unueco de Dio kaj naturo trempis la vivon kaj laboron de Faraday."

Posta vivo
eta|maldekstre|190px|Michael Faraday, ĉ. 1861
En Junio de 1832, la Universitato de Oxford havigis al Faraday gradon de Doktoro de Civila Juro (honora). Dum sia vivotempo, li ricevis kavalirecon kiel agnosko por siaj servoj al la scienco, kiun li malakceptis pro religiaj tialoj, laŭ kredo ke ĝi estas kontraŭ la instruado de la Biblio pri akumulado de riĉoj kaj persekuto de nereligiaj honoroj, aserte ke li preferas resti "simpla Sro. Faraday ĝis la fino".West, Krista (2013). The Basics of Metals and Metalloids. Rosen Publishing Group. ISBN 1-4777-2722-1. p. 81. Li dufoje malakceptis iĝi Prezidanto de la Reĝa Societo.Todd Timmons (2012). "Makers of Western Science: The Works and Words of 24 Visionaries from Copernicus to Watson and Crick". p. 127. Li estis elektita eksterlanda membro de la Reĝa Sveda Akademio de Sciencoj en 1838, kaj estis unu el ok eksterlandaj membroj elektitaj por la Akademio de Sciencoj de Francio en 1844. En 1849 li estis elektita kiel asociata membro de la Reĝa Instituto de Nederlando, kiu du jarojn poste iĝis la Reĝa Nederlanda Akademio de Artoj kaj Sciencoj kaj li estis sekve farita ties eksterlanda membro.

Faraday suferis nervozan krizon en 1839 sed eventuale revenis al sia esplorado pri elektromagnetiko.Bowden, Mary Ellen (1997). Chemical Achievers: The Human Face of the Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. ISBN 0-941901-12-2. p. 30. En 1848, kiel rezulto de havigoj fare de la Reĝinedzo Albert, nome edzo de la reĝino Viktoria, Faraday ricevis loĝejon de graco kaj favoro en Hampton Court en Middlesex, tute senpage kaj senzorge. Tio estis la Loĝejo Master Mason, poste nomata Faraday House, kaj nune No. 37 Hampton Court Road. En 1858 Faraday retiriĝis por vivi tie.Twickenham Museum on Faraday and Faraday House ; alirita la 14an de Aŭgusto 2014.

Kiam la brita registaro petis lian konsilon por la produktado de kemiaj armiloj por uzado en la Krimea Milito (1853–1856), Faraday malakceptis partopreni citante etikajn tialojn.

Faraday mortiĝis hejme ĉe Hampton Court la 25an de Aŭgusto 1867, aĝe 75.Open Plaque 2429 Li jam estis malakceptinte entombigon en la Abatejo Westminster, sed li havas ĉiukaze memortabulon tie, ĉe la tombo de Isaac Newton. Faraday estis entombigita en la sekcio de disiĝintoj (ne-anglikana) sekcio de la Tombejo Highgate.

Sciencaj atingoj
Kemio
La komenca kemia laboro de Faraday estis kiel helpanto de Humphry Davy. Faraday estis specife engaĝiĝinta en la studo de kloro; li malkovris du novajn komponaĵojn de kloro kaj karbono. Li direktoris ankaŭ la unuajn dekomencajn eksperimentojn pri difuzo de gasoj, fenomeno kiu estis unuan fojon indikita de John Dalton. La fizika gravo de tiu fenomeno estis tute disvastigita de Thomas Graham kaj Joseph Loschmidt. Faraday sukcesis likvigi kelkajn gasojn, esploradis la alojojn de stalo, kaj produktis kelkajn novajn tipojn de vitro intence por optikaj celoj. Specimeno de unu el tiuj pezaj vitroj poste iĝis historie gravaj; kiam la vitro estis metita en magneta kampo Faraday determinis la rotacion de la ebeno de la polusigo de lumo. Tiu specimeno estis ankaŭ la unua trovita substanco kiu estis reĵetita de la poluso de magneto.

La konstanton de Faraday (F) oni uzas en fiziko kaj ĥemio, kaj ĝin difinas kiel la kvanton da elementaj elektraj ŝargoj en unu molo. Ĝi estas reprezentita per la simbolo F, kaj ĝia difin-ekvacio estas la jena:

kie NA estas la nombro de Avogadro (proksimume 6,022 x 1023 mol−1), kaj q estas la ŝargo-kvanto de unu elektrono (proksimume 1,602 x 10−19 C). Do:

F = 96 485,3399 C/mol

Elektro kaj magnetismo
En fiziko, la leĝo de Lenz-Faraday, aŭ leĝo de Faraday pri magneta fluo, permesas konsideri grandskalajn fenomenojn pri elektromagneta indukto. Ĝi rezultas de laboroj de Michael Faraday en 1831, kaj de la esprimaĵo de Heinrich Lenz en 1834; ĝi hodiaŭ estas deduktebla de la lokala ekvacio de Maxwell, kiu nomiĝas ekvacio de Maxwell-Faraday.

La leĝo de Lenz-Faraday, kiu estas integrala formo de ekvacio de Maxwell, estis originale malkovrita de empiria sperto.

La elektromova forto (emf) induktata en fermita cirkvito estas rekte proporcia al la ŝanĝorapido de magneta fluo laŭ la tempo :

Tiu elektromova forto, aŭ indukta tensio,  estas produktita tensio (esprimita en voltoj), kiu estas kapabla subteni diferencojn de elektra potencialo inter du finaj punktoj de malfermita cirkvito, aŭ generi elektran kurenton en fermita cirkvito. La signo « - » tradukas ke la magneta flukso-ŝanĝo kreas efikojn, kiuj kontraŭstaras siajn kaŭzojn. Ĉi tiu estas aparte la esprimaĵo de la leĝo de Lenz, estas kial la nomo de tiu ĉi fizikisto estas kunmetita por la leĝo de Faraday pri magneta indukdenso. Bona ekzemplo de tiu leĝo estas la kaŭzo de kirlokurentoj.

Paradokso de Faraday
La Paradokso de Faraday estas eksperimento, kiu prezentas elektromagnetan indukton. Inter rando kaj centro de rotacianta disko aperas elektra tensio.

eta|180px|Faraday-a diska elektrogeneratoro. La disko rotacias laŭ angula rapideco ω

Se  estas la surfaco de la metala disko kun radiuso R, la flukso tra la disko estas konstanta:

tamen ekzistas elektromova forto (emf, induktita tensio) inter la centro de la disko kaj la glitanta kontakto:

En 1831, Michael Faraday malkovris, ke estas generita potenciala diferenco inter la finaĵoj de elektra konduktilo, kiu moviĝas orte al magneta fluksdenso. Fakte, pri tiu ĉi eksperimento, ĉiu radiuso de la disko agas kiel konduktilo generanta sian elementan elektran tension, por krei kurenton kontraŭstarantan al la rotacio, konforme al la leĝo de Lenz kaj la leĝo de Lenz-Faraday.

Leĝo de Faraday pri elektrolizo
Kiam oni pasas elektran kurenton tra iu interfaco metalo/elektrolito, okazas kemiaj reakcioj de oksidiĝo aŭ reduktiĝo, en kiuj la metalo povas aŭ ne partopreni. Ekzemple, kiam la pozitiva elektra kurento pasas tra iu interfaco de metala arĝenta elektrolito mergita en solvaĵo de arĝenta salo, elektronoj fluas tra la interfaco kontraŭdirekte al la kurento kaj samtempe jonoj de arĝento fluas direkte al la interno de la solvaĵo, okazigante la jenan reakcion:

Ag > Ag(+) + e(-) [1]

Ekzistas aliaj eblecoj. Tio estas la situacio de elektrodo, kiu ne partoprenas de la reakcio. Ekzemple, en plateno aŭ karbono mergitaj en ferikaj jonoj, okazas la jena reakcio:

Fe(3+) > Fe (2+) + e(-)

La konkludo de tiuj prezentitaj ekzemploj povas esti resumita jene: "la kurenta fluo de metala al elektrolita konduktilo, aŭ inverse, estas ĉiam akompanata de iu elektrokemia reakcio". Tiu estas la ĝenerala formo de la Leĝo de Faraday.

Kvantece, Michael Faraday ankaŭ proponas sian leĝon jene: "la magnitudo de la kemia efiko, en kemiaj ekvivalentoj, estas tiom ĉe la metala surfaco, kiom ĉe la elektrolita solvaĵo kaj estas determinata de la trapasanta elektrokvanto". Pli eksplicite, oni povas diri, ke unu ekvivalento da elektronoj fluantaj tra la interfaco egalas al gramo-ekvivalento de la speco envolvita dum la elektrolita proceso de oksidado aŭ reduktado. La koresponda ŝargo al tiu ekvivalento da elektronoj estas tradicie konata per la nomo de la aŭtoro de la leĝo (Faraday) kaj korespondas matematike al:

kie "F" estas la Konstanto de Faraday, "N" estas la Nombro de Avogadro kaj "e" estas la ŝargo de la elektrono. Anstataŭigante la "N" kaj "e", oni facile alvenas al la valoro  (Kulomboj).

Do, dum elektrolizo, kiam la kurento estas tenata konstanta, la maso de la envolvita materialo en ĉiuj elektrolitaj procesoj povas esti kalkulata de la jena ekvacio:

kie "I" estas la cirkulanta elektra kurento, dum la tempo "t";

oni do ankaŭ skribas tiun leĝon per la trapasanta elektrokvanto :

"Eq" estas la gramo-ekvivalento de la speco envolvita dum elektrolita proceso:

kie "M" estas la molara maso, kaj "n" estas la nombro da elektronoj envolvitaj dum la elektrokemia reakcio.

Michael Faraday kompletigis sian leĝon sekve: "la maso de la rezulta apartigita elemento ankaŭ estas proporcia al la atoma maso de la elemento dividita de taŭga entjero."

Diamagnetismo
Optika polarizo
eta|300px|maldekstre|Efiko de Faraday: rotacio (pro esto de magneta kampo) de linia polarizo.
En fiziko, la efiko de Faraday priskribas la interagon de lumo kun magneta kampo en materialo: la polarizo de la lumo realigas rotacion proporcie al la komponanto de la magneta indukdenso rilatanta al la direkto, laŭ kiu dissendiĝas la lumo.

La efiko de Faraday estas magneto-optika efiko eltrovita de Michael Faraday en 1845. Ĝi okazas en la plejparto da dielektrikaj travideblaj materialo, kiam ili estas submetitaj al magnetaj kampoj. Ĉi tiu estis la unua pruvo de ligo inter magnetismo kaj lumo: tiu fakto, ke lumo enhavas magnetan kampon, partoprenas hodiaŭ en la teorio de elektromagneta radiado, elvolvita poste de  James Clerk Maxwell dum la jardekoj 1860 kaj 1870.

Se oni konsideras linian polarizon kiel superpozicio de du kontraŭturniĝantaj cirklaj polarizoj, tra la materialo la rapidoj de la du komponatoj estas malsamaj, rezultas relativa fazdiferenco inter ili kiam la ondo eliras el la substanco, sekvas rotacion de la linia polarizo de la ondo rilatante al ĝia enira polarizo.  Tio okazas trans materialoj, kies la magneta permeableco estas ne simetria tensoro. Tiel per efiko de Faraday, veninta luma radio kun linia polarizo en la konsiderita medio eliras de ĝi kun malsama orientiĝo de sia origina polarizo.

Pluraj mezuriloj uzas la efikon de Faraday. Ekzemple, oni povas mezuri la optikan rotaciigon de iaj substancoj, moduli la lumamplitudon, aŭ detekti kaj taksi magnetan kampon.

Verkaro
eta|dekstre| Chemische Manipulation, 1828

La libroj de Faraday, kun la escepto de Chemical Manipulation, estis kolektoj de sciencaj artikoloj aŭ transskriboj de prelegoj.Hamilton, James. (2004). A Life of Discovery: Michael Faraday, Giant of the Scientific Revolution. New York: Random House. ISBN 1-4000-6016-8., p. 220 Post lia morto, oni publikigis la taglibron de Faraday, ĉar ĝi havas kelkajn grandajn volumojn de liaj leteroj kaj la taglibron de Faraday el liaj veturoj kun Davy en 1813–1815.

   2a eld. 1830, 3rd ed. 1842
 ; vol. iii. Richard Taylor kaj William Francis, 1855



  – published in eight volumes; see also the 2009 publikaĵo de la taglibro de Faraday

  – volume 2, 1993; volume 3, 1996; volume 4, 1999

 Ses prelegoj London; Glasgow: R. Griffin, 1860.
 The Liquefaction of Gases, Edinburgh: W. F. Clay, 1896.
 The letters of Faraday and Schoenbein 1836–1862. Kun notoj, komentoj kaj referencoju al tiutempaj leteroj London: Williams & Norgate 1899. (Cifereca eldono de la Biblioteko de la Universitato kaj de la Ŝtato Düsseldorf)

Notoj

 Referencoj 





 Literaturo 
 Biografioj 



 The British Electrical and Allied Manufacturers Association (1931). Faraday. R. & R. Clark, Ltd., Edinburgh, 1931.











 Vidu ankaŭ 
 Efiko de Faraday pri optika polarizo
 Leĝo de Faraday pri elektrolizo
 Konstanto de Faraday pri kemio
 Leĝo de Lenz-Faraday kaj Paradokso de Faraday pri elektromagnetismo

 Eksteraj ligiloj 

 http://www.asa3.org/ASA/PSCF/1991/PSCF6-91Eichman.html 
 http://www.dmoz.org/Kids_and_Teens/School_Time/Science/Scientists/Faraday,_Michael  
 http://sokolwlad.narod.ru/english/texts/faraday/fara00.html 
 http://www.gutenberg.org/etext/14474