Michael Faraday
Thành tựu khoa học > Điện và Từ

Faraday được biết đến nhiều nhất vì những thành quả trong lĩnh vực Điện và Từ học. Thí nghiệm được ghi chép đầu tiên của ông là làm nên pin volta bằng 7 đồng xu, xếp chồng lên 7 tấm kẽm và 7 miếng giấy được tẩm nước muối. Với loại pin này, ông đã phân tích hợp chất Magnesi sulphat.
Vào năm 1821, ngay sau khi nhà hóa học, vật lý học người Đan Mạch, Hans Christian Ørsted khám phá ra hiện tượng điện từ trường, Davy và một nhà khoa học người Anh William Hyde Wollaston cố gắng làm ra một động cơ điện nhưng bất thành. Faraday, đã thảo luận vấn đề động cơ điện với hai ông này, tiến hành chế tạo hai thiết bị phát ra điện từ trường xoay: chuyển động xoay liên tục xuất phát từ lực từ xoay xung quanh dây điện và dây điện được nhúng vào cốc nước thủy ngân có thỏi nam châm bên trong sẽ xoay xung quanh thỏi nam châm nếu được cấp dòng điện từ nguồn pin hóa học. Thiết bị sau này được biết đến với cái tên homopolar motor. Những thí nghiệm và phát minh này hình thành ra nền tảng của công nghệ điện từ hiện đại. Quá hứng thú, Faraday đã công bố các kết quả này mà không đề cập đến phần việc làm với Wollaston và Davy. Từ đó dẫn đến cuộc tranh cãi trong Hội hoàng gia Luân Đôn, nó làm căng thẳng mối quan hệ thâm niên của ông với Davy và có thể đã góp phần bổ nhiệm ông sang lĩnh vực khác, vì thế ông đã bị đưa ra khỏi hoạt động nghiên cứu điện từ trường trong vài năm.
Từ phát hiện đầu tiên về điện từ vào năm 1821, Faraday tiếp tục công việc ở phòng thí nghiệm để khám phá tính chất của vật liệu và tiến hành các thí nghiệm cần thiết. Vào năm 1824, Faraday làm một mạch điện để tìm hiểu liệu một từ trường có thể tác động lên dòng điện của dây điện đặt gần nhau, nhưng không tìm ra kết quả nào. Ông theo đuổi các nghiên cứu với ánh sáng và điện từ trong ba năm mà không có kết quả nào mới. Trong suốt bảy năm tiếp theo, Faraday dành phần lớn thời gian vào việc hoàn thiện công thức cho chất lượng kính quang học, hợp chất chì boro-silicate, thứ mà ông đã sử dụng cho nghiên cứu sau này về việc kết hợp giữa ánh sáng và điện từ. Trong khi nhàn rỗi, Faraday tiếp tục xuất bản các kết quả thí nghiệm (một số liên quan tới điện từ) và đã trao đổi thư từ với các nhà khoa học nước ngoài (cũng làm việc với điện từ) mà ông đã gặp trước đây ở các chuyến đi châu Âu với Davy. Sau khi Davy mất được 2 năm, vào năm 1831, ông bắt đầu công bố một loạt các thí nghiệm mà ông đã khám phá về cảm ứng điện từ. Joseph Henry dường như đã khám phá ra hiện tượng tự cảm ứng sớm hơn vài tháng và kết quả của cả hai muộn hơn của Francesco Zantedeschi ở Ý đã được công bố vào năm 1829 và 1830.
Thành quả lớn nhất của Faraday đến khi ông quấn hai cuộn dây cách điện xung quanh một vòng kim loại, và phát hiện rằng, mỗi khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây này thì lập tức có một dòng điện được sinh trong cuộn dây kia. Hiện tượng này được gọi là hỗ cảm. Dụng cụ cuộn dây - vòng kim loại này vẫn còn được trưng bày tại Học viện Hoàng Gia. Trong các thí nghiệm tiếp theo, ông thấy rằng, nếu ông di chuyển thanh nam châm qua cuộn dây, một dòng điện sẽ chạy trong cuộn dây. Dòng điện cũng sẽ xuất hiện nếu cuộn dây di chuyển qua thanh nam châm đứng yên. Thí nghiệm của ông cho thấy rằng sự thay đổi từ trường tạo ra dòng điện. Mối quan hệ này được toán học hóa bởi James Clerk Maxwell với tên Định luật cảm ứng Faraday, một trong bốn Phương trình Maxwell. Những phương trình này ngày nay được biết đến với tên gọi lý thuyết trường.
Sau này Faraday sử dụng nguyên lý này để tạo ra dynamo, nguồn gốc của máy phát điện ngày nay.
Vào năm 1839, ông hoàn thành loạt sách về các thí nghiệm nghiên cứu bản chất cơ bản của điện học. Faraday đã sử dụng tĩnh điện, pin, và điện sinh học để tạo ra lực hút tĩnh điện, điện phân, điện từ trường, v.v.. Ông kết luận rằng, trái ngược với quan điểm khoa học thời đó, ranh giới giữa "các loại" điện là hư cấu. Faraday thay vì kết luận rằng chỉ có một loại điện tồn tại, thì ông nói sự thay đổi về số lượng và cường độ (dòng và thế) sẽ tạo ra nhiều hiện tượng khác nhau.
Khi gần kết thúc sự nghiệp của mình, Faraday cho rằng lực điện từ trường tồn tại ở khoảng không gian trống xung quanh cuộn dây. Ý tưởng này đã bị phản đối bởi những nhà khoa học sau ông, và Faraday đã không sống đến lúc nhìn thấy ý tưởng được chứng minh là đúng. Những khái niệm của Faraday về đường từ phát ra từ nam châm đã chỉ ra cách quan sát dòng điện và từ trường. Kiến thức này đã góp phần quan trọng tạo nên sự phát triển thành công của các thiết bị điện cơ mà nó đã chiếm lĩnh trong lĩnh vực công nghệ và công nghiệp trong những năm còn lại thế kỷ 19.