Michael Faraday: 'n ware wetenskaplike held agter elektromagnetisme - Biografie - 2022
Sonder die werk van Michael Faraday sou ons nie Teslas of bykans enige moderne meganiese ding hê nie. Faraday se werk en uitvindsel op die gebied van elektrisiteit het die wêreld vir ewig verander.
Faraday is die uitvinder van elektrolise, ballonne, elektriese motors, kragopwekkers, dinamos en meer. As u nie van Faraday se werk bewus was nie, sou u hom ten minste herken uit die hok wat sy naamgenoot, die Faraday-hok, bewaar.
Hy was 'n baie invloedryke Britse wetenskaplike wat deels elektrisiteit verander het in iets wat gebruik kon word vir werk. Hy was 'n bekende chemikus en fisikus in sy eie tyd wat 'n groot hoeveelheid werk en eksperimente geskep het wat uiteindelik lei tot ons hedendaagse begrip van elektromagnetisme.
Om die omvang van die verstand en prestasie wat Michael Faraday was, te begryp, moet ons 'n bietjie terugkyk op sy lewe en werk.
Terloops, het jy geweet dat Albert Einstein foto's van drie wetenskaplikes in sy kantoor bewaar? Isaac Newton, James Clerk Maxwell en, ja, jy het dit al geraai, Michael Faraday.
Waar dit alles vir Faraday begin het
Michael Faraday is op 22 September 1791 gebore in 'n betreklik arm gesin in die plattelandse dorpie Newington, Surrey. Newington sou later in die Suide van Londen opgeneem word. Sy vader was 'n smid wat vroeër in 1791 uit die noorde van Engeland op soek na werk verhuis het.
Sy moeder was 'n nederige landvrou wat haar gesin emosioneel ondersteun het gedurende hul baie moeilike opvoeding. Michael was een van die vier kinders wat soms moeilik sou kon eet. Hulle vader was dikwels siek en nie in staat om te werk nie. 'N Bestendige voorraad voedsel was vir die Faraday-familie nog lank nie maklik nie.
Michael Faraday sou later in sy lewe vertel hoe hy een brood gekry het wat 'n hele week moes duur. En jy dink jy het dit sleg ?! Sy familie het aan 'n klein Christelike sekte behoort. Hierdie sekte het gedurende sy hele lewe geestelike en emosionele ondersteuning verleen.
As kind het Faraday die nuuskierigheid aangegryp om hom by te kom en nooit sy kinderjare te laat vaar nie, en hoekom hy meer wou verstaan ​​oor die manier waarop dinge werk.'N Storie wat aan baie ingenieurs herinner.
Dit is interessant dat sy vroeë opleiding inderdaad baie rudimentêr was. Hy het slegs die basiese beginsels ontvang, soos om te leer lees, skryf en kodering by die plaaslike Sondagskool. Sy eerste beroep was 'n papierjong wat koerante afgelewer het vir 'n plaaslike boekhandelaar en boekbinder. Op die ouderdom van 14 het hy selfs 'n vakleerling by hom begin, een wat hy die volgende 7 jaar sou volg.
Faraday was egter anders as sy medeleerlinge. Faraday sou die tyd neem om die boeke wat hy gebind het, werklik te lees. Michael sou vertel dat een spesifieke artikel oor elektrisiteit in die derde uitgawe van Encyclopedia Brittanica veral sy verbeelding aangryp. Hy is ook sterk beïnvloed deur die boekGesprekke oor chemie deur Jane Marcet.
Mnr Faraday sou selfs op hierdie teer ouderdom begin eksperimenteer. Hy het eintlik 'n swak voltaïese stapel gebou waardeur hy tuiseksperimente in elektrochemie sou uitvoer.
En so was dit, met behulp van sy relatief nederige opvoeding, dat Faraday homself sou leer en een van die wêreld se grootste wetenskaplikes sou word.
Toe hy baie ouer was, was hy gereeld deel aan lesings deur Sir Humphry Davy, 'n chemikus wat 'n aantal elemente soos kalium en natrium geïsoleer het.
Faraday sit verslae deur die hele geleentheid en maak noukeurige aantekeninge.
Dit was eintlik so volledig dat hy selfs 'n dokument van 300 bladsye aan Davy gestuur het om as amptelike aantekeninge vir die lesings te dien. Hy het ook die vrymoedigheid gehad om dit te vergesel met 'n brief waarin hy gevra word vir diens.
"Moenie vra nie, moenie verstaan ​​nie" ons respekteer daardie meneer Faraday.
Davy was duidelik beïndruk, maar het die jong Faraday dadelik en vriendelik verwerp omdat hy tans geen openbare posisies gehad het nie. Hy het die jongman egter nie vergeet nie. Sodra een van sy assistente afgedank is vir bakleiery, het hy Michael vinnig die pos aangebied.
Hy het natuurlik van die geleentheid gespring en hom in die benydenswaardige posisie bevind om chemie te help en te leer by een van die grootste beoefenaars van die dag. Daar word dikwels grappenderwys oor Davy gesê dat Faraday, agterna, sy grootste ontdekking ooit was.
Faraday se vroeëre werk in chemie
Faraday het op 18-jarige ouderdom vir die eerste keer in 1812 by Davy in die laboratorium aangesluit. Dit was 'n groot geleentheid vir Faraday in sy vroeë loopbaan, aangesien Davy een van die beste chemici in sy tyd was.
Die eerste projek waaraan die duo saam gewerk het, was die interpretasie van die molekulêre struktuur van verskillende chemikalieë. Hierdie vroeë werk het Faraday baie geleer oor die rudimentêre werking van elektrisiteit.
In die tyd dat Michael Faraday by Davy se span aangesluit het, was hy besig om die huidige denke in Chemie van die dag omver te werp. Antoine-Laurent Lavoisier, die stigter van moderne chemie, het sy hervormings van chemiese kennis voltooi en aangedring op 'n paar kernbeginsels vir toekomstige chemici.
Alhoewel daar baie was, was suurstof 'n unieke element. Hy het ook gedikteer dat dit die enigste voorstander van verbranding was, en, nog belangriker, dit was die basis van alle sure.
Davy het daarin geslaag om natrium en kalium te isoleer, en dit in werklikheid te ontdek, deur 'n kragtige stroom van 'n galvaniese battery te gebruik. Die battery is gebruik om oksiede van hierdie elemente te ontbind, asook om muriasuur sout te ontbind, wat een van die sterkste sure is wat bekend is.
Hierdie proses het gelei tot die vrystelling van waterstof sowel as vreemde groen gas. Dit lyk asof hierdie groen gas verbranding ondersteun en suur produseer as dit met water gekombineer word.
Faraday het tot 1820 saam met Davy gewerk, wat teen daardie tyd Faraday self een van die wêreld se voorste chemici van destyds geword het.
Hy het toe effektief alles geleer wat daar die moeite werd was om oor Chemie te leer. Sy arbeid onder Davy het hom baie ervaring gegee met die uitvoer van chemiese ontledings en laboratoriumtegnieke. Hy was vir alle doeleindes nou 'n meester-eksperimenteerder.
Michael het ook sy eie teoretiese sienings in so 'n mate ontwikkel dat dit hom nou in sy eie werk sou lei. Hy sou alles wat hy gedurende sy tyd geleer het met Davy kombineer en die wetenskaplike wêreld met sy eie ontdekkings skok.
Michael Faraday het op sy eie vertrek en binnekort 'n vroeë reputasie onder sy eweknieë verower. Hy het 'n foutlose reputasie opgebou as 'n analitiese chemikus en sou homself dikwels as 'n kundige getuie in regsverhore opgeroep het. Hy het ook 'n klante opgebou waarvan die finansiële ondersteuning die Royal Institution ondersteun het.
In 1820 het hy 'n paar merkwaardige ontdekkings gedoen, in elk geval ook vir aptekers. Hy slaag daarin om die eerste bekende verbindings van chloor en koolstof C te skep2CL6 en C2CL4. Hy het dit vervaardig deur chloor en waterstof in 'olievleisgas', oftewel etileen, te vervang. Dit was die eerste substitusiereaksies wat geïnduseer is en sou later die dominante teorie van chemiese kombinasie wat Jons Jacob Berzelius voorstel, betwis.
Hy trou in 1821 met 'n vrou met die naam Sarah Barnard en neem sy intrek aan die Royal Institution in Londen. Sy primêre fokus was om eksperimente en navorsing oor magnetisme en elektrisiteit te doen.
Faraday se destydse benadering tot elektrisiteit was uniek vir sy eweknieë. Hy het elektrisiteit as 'n trilling eerder as 'n vloei gesien, 'n konsep wat hom sou help om ontdekkings rondom elektromagnetisme te maak.
Sy eerste ontdekking by die Royal Institution was die van toestelle wat elektromagnetiese rotasie of sirkelbeweging kon produseer uit die magnetiese kragte rondom 'n draad.
In 1825 was Michael besig om gasse te verlig en het hy daarin geslaag om iets wat later as benzeen bekend sou staan, te isoleer en te beskryf. Omstreeks hierdie tyd het hy ook gehelp om die fondamente van metallurgie en metallografie neer te lê terwyl hy ondersoek ingestel het na staallegerings.
Hy werk ook aan 'n opdrag van die Royal Society of London om die gehalte van bril en teleskope te verbeter. Hy slaag daarin om 'n baie hoë brekingsindeks te produseer wat hom later, in 1845, sal help om diamagnetisme te ontdek.
Faraday se verdere werk in elektromagnetisme en elektrolise
Faraday het verder elektromagnetiese induksie ontdek, die proses om elektromotoriese kragte oor geleiers te produseer as gevolg van magnetiese velde. As dit lui, is dit die manier waarop kragopwekkers en elektriese motors werk.
Hans Christian Ørsted het in 1820 ontdek dat deur 'n elektriese stroom deur 'n draad 'n magnetiese veld te produseer. Sy bevindings is bevorder deur André-Marie Ampére wat getoon het dat die magnetiese krag ook 'n sirkelvormige krag was. Ampére het getoon dat die magnetiese veld blykbaar 'n silinder rondom die draad vorm. Dit was die eerste keer dat dit ooit voorgestel is.
Faraday het byna intuïtief verstaan ​​wat dit impliseer. Hy merk op dat indien 'n paal geïsoleer kan word, dit voortdurend sirkelbeweging rondom die stroomdraende draad moet vorm. Met hierdie hipotese in gedagte, tesame met sy geniale eksperimentering, het hy besluit om dit met sy eie apparaat te bewys.
Sy toestel het elektriese energie in meganiese energie omskep. Michael Faraday het pas die wêreld se eerste elektriese motor geskep.
Faraday het gewerk om sy idees en kennis oor elektromagnetisme verder uit te bou en het in 1831 iets gemaak wat die induksie genoem word. Hierdie toestel was in wese 'n transformator wat elektrisiteit in 'n draad opgewek het as gevolg van die magnetiese kragte van 'n ander draad.
Dit was destyds baanbrekend.
Michael skop sy idees in rat
Faraday stop natuurlik nie daar nie. Hy het na die groter prentjie begin kyk en die aard van elektrisiteit in die algemeen oorweeg. Anders as die meeste van sy destydse tydgenote in die veld, was Faraday oortuig dat elektrisiteit nie 'n materiële vloeistof is wat deur drade stroom nie, soos water in 'n pyp.
In plaas daarvan het hy daarop aangedring dat dit 'n trilling of krag moet wees wat op die een of ander manier deur die drade beweeg as gevolg van spanning wat in die geleier ontstaan. Een van sy eerste eksperimente na sy motor was om 'n straal gepolariseerde lig deur 'n ontbindende elektrochemiese oplossing te lei.
Die idee was om die intermolekulêre stamme wat hy gepostuleer het, op te spoor in die teenwoordigheid van 'n elektriese stroom. Hy sou deur die 1820's bly terugkeer na hierdie idee, maar ongelukkig het dit niks gebaat nie.
In die vroeë 1830's het Michael Faraday probeer vasstel hoe 'n geïnduseerde stroom geproduseer word. Op grond van sy oorspronklike eksperiment met behulp van 'n elektromagneet het hy nou 'n permanente magneet probeer.
Sy eksperimentering het bevind dat die beweeg van die magneet in en uit 'n draadspoel eintlik 'n stroom veroorsaak. Faraday was ook reeds daarvan bewus dat die magneetveld sigbaar gemaak word met behulp van ystervylsels wat op die papier of kaart bo die magneet gestrooi is.
Hy het die "kraglyne" wat deur die liassering vertoon word, geassosieer met die spanningslyne in die medium, lug, het hy voorheen gepostuleer.
Hy sou binnekort die wet ontdek wat die produksie van elektriese strome deur magnete bepaal. Die grootte van 'n stroom was naamlik afhanklik van die aantal kraglyne wat die geleier per eenheidseenheid gesny het.
Faraday het vinnig hierop voortgebou deur te besef dat hy 'n deurlopende stroom kon produseer deur 'n koperskyf tussen die pole van 'n magneet te draai. Die stroom kan "afgetrek" word deur leidings van die rand en middel van die skyf af te haal. Dit was in werklikheid die heel eerste dinamo.
Dit was die direkte voorvader van moderne elektriese motors, hoewel dieselfde beginsel, maar omgekeerd om die skyf te draai.
Wette van elektrolise
Toe hy voortgaan met die ondersoek na elektrisiteit, steun hy swaar op sy agtergrond as 'n wêreldbekende chemikus. Hy het uitgebreide werk gedoen op die gebied van elektrochemie, waar hy die eerste en tweede wette van elektrolise ontwikkel het.
Hierdie wette bepaal dat"die hoeveelheid chemiese verandering wat deur 'n stroom by 'n elektrode-elektrolietgrens geproduseer word, is eweredig aan die hoeveelheid elektrisiteit wat gebruik word, en die hoeveelhede chemiese veranderinge wat deur dieselfde hoeveelheid elektrisiteit in verskillende stowwe geproduseer word, is eweredig aan hul ekwivalente gewigte."
VERWANTE: HOE WERK 'N FARADAY-HUIS?
Verduidelik meer eenvoudig kan vloei van elektrisiteit gebruik word om chemiese reaksies te begin. In praktiese terme in die vorm van elektrolise, beteken dit dat elektrisiteit gebruik kan word om waterstof uit watermolekules te produseer, metaalverbindings op oppervlakke neer te sit (galvanisering) en om suiwer metaalelemente uit oplossings te onttrek.
Soos met baie wetenskaplike onderwerpe, is dit baie makliker om elektrolise deur middel van beeldmateriaal te verstaan. Kyk na die vinnige video hieronder om te verstaan ​​hoe elektrolise werk en die belangrikheid van hierdie ontdekking uit Faraday.
Faraday se werk op die gebied van elektrolise het die grondslag gelê vir hierdie nou noodsaaklike bedryf.
Vervloeiing en verkoeling van gas
In 1823 bou Michael Faraday voort op die idees van John Dalton en bewys hy sy idees deur die eerste keer druk op chloorgas en ammoniakgas uit te oefen.
Sy suksesvolle vervloeiing van ammoniak was van besondere belang. Toe hy die ammoniak weer laat verdamp, merk hy op dat dit afkoeling veroorsaak. Alhoewel hierdie beginsel in 1756 in die openbaar deur William Cullen vertoon is, het Faraday se werk getoon dat meganiese pompe gebruik kan word om gas by kamertemperatuur na vloeistof te verander.
Die skoonheid van hierdie ontdekking was dat die gas onder druk en vloeistof kon plaas en in 'n geslote stelsel gedurig kon verdamp en afkoel. Die hele reeks kan ad infinitum herhaal word, solank die stelsel verseël is. Dit is die basis van alle moderne yskaste en lugbron-hittepompstelsels.
Michael Faraday was 'n groot praktiese uitvinder wat daartoe gelei het dat hy 'n voorloper was vir een van die mees ikoniese stukke laboratoriumtoerusting, die Bunsen Burner. Hy het lug en gas saamgevoeg voordat hy dit aangesteek het, natuurlik om 'n maklik toeganklike vorm van hoë temperatuur te bied.
Sy vroeë werk is later ontwikkel deur Robert Wilhelm Bunsen om 'n stuk toerusting te produseer wat baie wetenskapstudente regoor die wêreld met liefde onthou.
In 1836 het Michael Faraday ontdek dat wanneer 'n elektriese geleier gelaai word, al die ekstra koste buite sit. In die uitbreiding beteken dit dat die ekstra koste nie aan die binnekant van 'n kamer of metaalhok "verskyn" nie.
Dieselfde beginsel kan gebruik word in werklike klere, die sogenaamde Faraday-pakke. Hierdie oorklere het 'n metaalvoering wat die draer beskerm teen enige eksterne elektriese bron.
Faraday-hokke word ook gebruik om sensitiewe elektriese toerusting te beskerm en tydens elektrochemiese eksperimente om eksterne interferensie te voorkom. Dit word ook vandag gebruik om dooie sones vir mobiele kommunikasie te skep.
In 1825 ontdek Michael Faraday hierdie 'wonder' -molekule in die olierige residu wat agtergebly het deur gas te produseer vir verligting in Londen.
Benseen is een van die belangrikste stowwe in Chemie. Dit het vroeër baie nuwe materiale gemaak en het gehelp om die binding te verstaan. Benseen tel eintlik een van die top 20 chemikalieë, volgens produksievolume, in die VSA.
Dit is 'n belangrike komponent van baie plastiek, hars, nylon, rubbers, smeermiddels, kleurstowwe, dwelms om maar net 'n paar te noem.
Ons is almal intuïtief vertroud met ferromagnetisme of u loop van die meulmagneet, maar Faraday het in 1845 ontdek dat alle stowwe diamagneties is. Natuurlik is daar 'n groot variasie in die sterkte van die verskynsels in die natuur.
Diamagnetisme is 'n teenoorgestelde rigting van 'n toegepaste magnetiese veld. As die betrokke stof sterk diamagnetisme vertoon, sal dit sterk afgestoot word deur die noordpool van 'n magneet.
Verbasend genoeg, dit kan gebruik word om levitasie in die meeste materiale met 'n sterk genoeg magneet te produseer. Selfs lewende dinge, soos 'n padda, kan swaartekrag 'tart' met 'n sterk magnetiese veld.
Michael Faraday sterf op die rype ouderdom van 75 op 25 Augustus 1867. Hy is oorleef deur sy vrou. Die egpaar het geen kinders gehad nie. Faraday was sy hele lewe lank 'n gelowige Christen. Hy het van kleins af ook sterk bande met daardie klein sekte, die Sandemanians, gehad.
Vanweë sy bydraes tot die wetenskap is hy in die lewe 'n begrafnisruimte aangebied in die Westminster Abbey saam met Brittanje se konings en koninginne, selfs sir Isaac Newton. Hy het hierdie aanbod verwerp ten gunste van 'n beskeie begrafnis. U kan sy graf in die Highgate-begraafplaas in Londen vind. Sy vrou, Sarah, is ook by hom begrawe.
'N Standbeeld is ter ere van hom in Savoy Place, Londen, opgerig. Dit staan ​​buite die Instituut vir Ingenieurswese en Tegnologie. Daar is verskeie ander standbeelde, skole, parke en ander monumente wat gewy is aan die man wat soveel bygedra het tot die mensdom. Daar is ook baie strate wat na hom vernoem is in die Verenigde Koninkryk en die VSA.
Hy het natuurlik die beste lof gekry deur op die agterkant van die bankbiljet van die Bank van Engeland-reeks E £ 20 te verskyn. Michael het ook 'n spesiale Royal Society of London-prys wat na hom vernoem is vir die uitnemendheid om wetenskap aan die Britse publiek te kommunikeer.
Michael Faraday het ook 'n reeks briewe en tydskrifte in sy tyd neergeskryf, wat almal algemeen beskikbaar is en vir alle Faraday-aanhangers deeglik aanbeveel word.
Hoewel hy uit 'n arm gesin kom, sal Michael Faraday onverpoos werk om homself eers op te voed. Hy sal dan sy lewe wy aan die strewe na kennis. Deur sy vasberadenheid sou hy een van die belangrikste wetenskaplikes ter wêreld word. Sy prestasies is nog meer opmerklik, gegewe sy nederige begin in 'n wêreld wat deur die bevoorregte klas oorheers word. Onder sy vele groot ontdekkings en uitvindings is hy ook verewig as die SI-eenheid vir kapasitansie,gevaar, of F.
Kyk die video: Unifying Gravity, Magnetism, Electricity u0026 Dielectricity as ONE THING ONLY (Mei 2022).