творчество и путь Майкла Фарадея

В 1813–1815 гг., путешествуя вместе с Дэви по Европе, Фарадей посетил лаборатории Франции и Италии. После возвращения в Англию научная деятельность Фарадея протекала в стенах Королевского института, где он сначала помогал Дэви в химических экспериментах, а затем начал самостоятельные исследования. Фарадей осуществил сжижение хлора и некоторых других газов, получил бензол, на это открытие Фарадея подтолкнул простой случай. В начале девятнадцатого века в Лондоне для уличного освещения стали использовать так называемый "светильный газ", получаемый из каменноугольной смолы. Помимо того, что новым освещением были недовольны жители туманного Альбиона (Вальтер Скотт писал: "мир перевернулся, Лондон будет освещаться угольным дымом"), а производитегромили новые фонари, "светильный газ" имел существенный недостаток: со временем он утрачивал свою горючесть, а на дне баллонов оседала неизвестная маслянистая жидкость. Особенно обильным было её выделение в холодную погоду. Этой проблемой, чисто из практических соображений и решил заняться Майкл Фарадей в мае 1825 года.

 С присущей ему аккуратностью он подверг неизвестную жидкость самым разнообразным испытаниям, предварительно очистив её вымораживанием: при 7 0С вещество превращалось в белую кристаллическую массу, тогда как все остальные примеси оставались жидкими.

 
 
 
 

Королевский институт Великобритании

 
 
 
 

 В июне Фарадей уже получил новое вещество в чистом виде и подверг его элементному анализу. Оказалось, что оно содержит только два элемента - углерод и водород, в соотношении 11,4:1. Пользуясь атомными массами Дальтона, Фарадей вывел формулу С2Н и назвал вещество "двууглеродистым водородом" (bicarburet of hydrogen). Вскоре, однако, формулу бензола пришлось изменить: шведский химик Яков Берцелиус (1779-1848) опубликовал уточненную таблицу атомных масс. Отныне простейшей формулой бензола следовало считать CH. Его истинная формула С6Н6 была определена еще позже, когда была определена его молекулярная масса.  
 

 
 
 
 

После того как в начале XIX века было установлено, что электрические токи порождают магнитные поля , ученые заподозрили, что должна наблюдаться и обратная закономерность: магнитные поля должны каким-то образом производить электрические эффекты. В 1822 году в своей записной книжке Майкл Фарадей записал, что должен найти способ «превратить магнетизм в электричество». На решение этой задачи у него ушло почти десять лет. 
Не раз за эти годы он возвращался к этой проблеме, пока не придумал серию экспериментов, кажущихся крайне незамысловатым по современным меркам. На железную катушку в форме бублика, например, он с одной стороны намотал плотные витки длинного, заизолированного от железного сердечника проводника, подключаемые к сильной электрической батарее, а с другой — плотные витки электрического проводника, подключенного к гальванометру — прибору для обнаружения электрического тока. Железный сердечник был нужен для «поимки» силовых линий образующегося магнитного поля и передачи их внутрь контура второй обмотки. 
Первые результаты пришли не сразу. Сначала, сколько Фарадей ни наблюдал за своей установкой, при протекании электрического тока по первичной обмотке тока во вторичной обмотке не возбуждалось. Могло показаться, что предположения Фарадея относительно «преобразования» электричества в магнетизм и обратно ошибочны. И тут на помощь пришел случай: 

 
 
 
 

обнаружилось, к полному удивлению Фарадея, что стрелка гальванометра в цепи вторичной обмотки скачкообразно отклоняется от нулевого положения лишь при подключении или отключении батареи. И тогда Фарадея посетило великое прозрение: электрическое поле возбуждается лишь при изменении магнитного поля. Самого по себе присутствия магнитного поля недостаточно. Сегодня эффект возникновения электрического поля при изменении магнитного физики называют электромагнитной индукцией. 
Повторяя свои опыты и анализируя результаты, Фарадей вскоре пришел к выводу, что протекающий по контуру электрический заряд пропорционален изменению т. н. магнитного потока, проходящего через него. Представьте себе, что замкнутый электропроводящий контур положен на лист бумаги, через который проходят силовые линии магнитного поля. Магнитным потоком называется произведение площади контура на напряженность (условно говоря, число силовых линий) магнитного поля, проходящего через эту площадь перпендикулярно ей. В первоначальной формулировке закон электромагнитной индукции Фарадея гласил, что при изменении магнитного потока, проходящего через контур, по проводящему контуру протекает электрический заряд, пропорциональный изменению магнитного потока, который возбуждается без всякого внешнего источника питания типа электрической батареи. Не будучи до конца удовлетворенным формулировкой, в которой фигурировала столь трудноизмеримая величина, как электрический заряд, Фарадей вскоре объединил свой закон с законом Ома и получил формулу (иногда ее принято называть вторым законом электромагнитной индукции Фарадея) для определения электродвижущей силы, возникающей в результате изменения магнитного потока через контур. 
 

 
 

 
 
 
 

Изменить магнитный поток через контур можно тремя способами: 
 
 
изменить площадь контура;  
изменить интенсивность магнитного поля;  
изменить взаимную ориентацию магнитного поля и плоскости, в которой лежит контур.

 

Последний метод работает, поскольку при таком движении изменяется проекция магнитного поля на перпендикуляр к площади контура, хотя ни напряженность магнитного поля, ни площадь контура не меняются. Это очень важно с практической точки зрения, поскольку именно это явление лежит в основе действия любого электрогенератора. В самом простом варианте генератора проволочный контур вращается между полюсами сильного магнита. Поскольку в процессе вращения магнитный поток, проходящий через контур, постоянно меняется, по нему всё время протекает электрический ток. Согласно правилу Ленца,  
на протяжении одного полуоборота контура ток будет течь в одну сторону, а на протяжении следующего полуоборота — в другую. Собственно, по этому принципу и вырабатывается так хорошо нам знакомый переменный ток, который поступает в дома жителей всего мира по сетям энергоснабжения. И не важно, что частота его в Америке равна 60 герц, а в Европе — 50 герц; важен сам принцип его получения. А тот факт, что американские генераторы совершают 60 оборотов в секунду, а европейские — 50 оборотов в секунду, — это уже дань исторической традиции.