Faradejs un elektromagnētisms

1791. gadā itāļu anatoms Luidži Galvani (1737-98) nejauši atklāja, ka sadalītas vardes muskuļi saraujas, ja tiem vienlaikus pieskaras ar misiņa un dzelzs zondēm. Itāļu fiziķis Alesandro Volta (1745-1827) šo efektu attiecināja uz divu atšķirīgu metālu saskarsmi.

1800. gadā vēstulē Karaliskās biedrības prezidentam Džozefam Benksam (1743-1820) Volta paziņoja par tādas ierīces izveidi, kas spēj ražot līdzstrāvu elektrisko strāvu. Šis bija tā sauktais "Volta stabs", kas sastāv no mainīgiem cinka un vara diskiem, kas atdalīti ar kartona sadalītājiem, kas iemērc sālsūdenī.

Zinātnieki uzreiz saprata šī izgudrojuma nozīmi. Drīz vien anglis Hamfrijs Deivijs (1778-1829) izstrādāja jaudīgāku "stabu", ko sauca par galvanisko akumulatoru, kas ļāva viņam pirmo reizi izolēt vairākus ķīmiskos elementus: nātriju, kāliju, magniju, kalciju, stronciju un bāriju. 1813. gadā Dāvijs pieņēma jaunu vīrieti Maiklu Faradeju par asistentu Karaliskajā institūcijā.

Faradejs, nabaga kalēja dēls, dzimis 1791. gada 22. septembrī Ņūingtonā, Sērijas štatā.Viņam izdevās iegūt tikai pamatizglītību un 14 gadu vecumā viņš kļuva par mācekli pie viena no Londonas grāmatsējējiem. Grāmatsējēja profesija jaunietim deva iespēju lasīt grāmatas, kas iet caur viņa rokām. Faradeju īpaši iespaidoja Encyclopedia Britannica raksts par elektrību. 1810. gadā viņš pievienojās pilsētas filozofiskajai sabiedrībai, kas ļāva klausīties lekcijas un veikt eksperimentus.

Kad viņa mācekļa laiks beidzās 1812. gadā, Faradejs pameta grāmatsējēja karjeru. Deivijs, kurš laboratorijā notikušā sprādziena rezultātā bija īslaicīgi akls, padarīja viņu par savu palīgu. 1813.-15.gadā Deivis viņu aizveda ceļojumā uz Franciju un Itāliju, kur viņi satika daudzus izcilus zinātniekus, tostarp Voltu un Ampēru.

Elektrība un magnētisms

1820. gadā dāņu fiziķis Hanss Oersteds (1777-1851) atklāja, ka elektriskā strāva, kas plūst pa vadu, novirza kompasa adatu. Šis atklājums izraisīja lielu interesi, un drīz Parīzē Andrē Ampers (1775-1836), redzot šī eksperimenta demonstrāciju, ko veica viņa tautietis Fransuā Arago (1786-1853), sāka veidot fundamentālu elektromagnētisma teoriju.

Ampere atklāja, ka vadi, kas ved strāvu vienā virzienā, piesaista, vadi, kas ved pretējas strāvas, atgrūž, un stieples spole, caur kuru plūst strāva (viņš to sauc par solenoīdu), uzvedas kā magnēts. Viņš arī ierosināja izmantot tuvumā esošās magnētiskās adatas novirzi, lai izmērītu strāvas lielumu - ideja, kas drīz noveda pie galvanometra izgudrošanas.

Toreiz Faradejs izteica domu, ka ap strāvu nesošo vadītāju veidojas slēgtas spēka līnijas. 1821. gada oktobrīviņš izveido ierīci, kas demonstrē magnēta rotāciju ap strāvu nesošu vadu vai stieples ap stacionāru magnētu. Šī bija pirmā elektriskās enerģijas pārvēršana mehāniskajā enerģijā.

Pašreizējā paaudze
Nepārtraucot ķīmiskos pētījumus, Faradejs noskaidroja, kā, izmantojot magnētisko lauku, var izveidot elektrisko strāvu. Šo atklājumu viņš izdarīja 1831. gada augustā gandrīz nejauši.

Mēģinot atklāt saistību starp magnētisko lauku un elektrisko strāvu, viņš aptīja divas spoles ap dzelzs stieni, pēc tam vienu no tām savienoja ar akumulatoru, lai izveidotu magnētisko lauku, bet otru aizvēra caur galvanometru. Kamēr strāva plūda iekšā. pirmā spole, nekas nenotika, bet Faradejs pamanīja, ka galvanometra adata raustījās brīdī, kad parādījās vai pazuda strāva pirmajā spolē. Viņš secināja, ka strāva izraisa izmaiņas magnētiskajā laukā.

1824. gadā Arago pamanīja, ka vara diska griešanās novirza kompasa adatu, kas atrodas virs tā. Šīs ietekmes iemesls nebija zināms. Faradejs uzskatīja, ka diska griešanās magnētiskajā laukā izraisa tajā elektriskās strāvas veidošanos, kas savukārt radīja magnētisko lauku, kas novirza adatu.

1831. gada oktobrī viņš uzbūvēja līdzīgu ierīci, kurā starp pakava magnēta poliem griezās vara disks.

Diska centrs un mala tika savienoti ar galvanometru, kas norādīja līdzstrāvas plūsmu. Trīs mēnešus pēc šī atklājuma Faradejs izgudroja transformatoru un elektrisko ģeneratoru, kura dizains nav radikāli mainījies līdz mūsdienām.

Elektrolīzes likumi

Faradejs spēja pielietot savas zināšanas par elektrību ķīmijā, formulējot elektrolīzes pamatlikumus.Viņš zinātniskā lietošanā ieviesa terminus "anods", "katods", "katjons", "elektrods" un "elektrolīts". Izpētījis elektrostatiskās izlādes, viņš parādīja, ka tās ir īslaicīga elektriskā strāva.

1839. gadā Faradeja veselība pasliktinājās un viņš pārtrauca pētniecisko darbu, bet 1845. gadā to atsāka, interesējoties par magnētiskā lauka ietekmi uz polarizēto gaismu. Viņš atklāja, ka var izmantot spēcīgu elektromagnētu, lai pagrieztu polarizācijas plakni. Tas lika viņam izveidot gaismas elektromagnētisko teoriju, kuru vēlāk matemātiskā formā formulēja Džeimss Klerks Maksvels (1831-79).

Faradejs beidza darbu Karaliskajā institūcijā 1862. gadā, pēc tam viņš dzīvoja noslēgti istabās, ko viņam piešķīra karaliene Viktorija Hemptonkortas pilī, kur viņš nomira 1867. gada 25. augustā.