Жизнь и творчество Майкла Фарадея

Доклад на тему:

Жизнь и творчество Майкла Фарадея 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 
 

Первый  этап жизни-------------------------------------------------------------------------------------3

Открытие электромагнитной индукции.-----------------------------------------------------------5

Экспериментальные исследования по электричеству------------------------------------------6

Вторая половина жизни-----------------------------------------------------------------------------15 
 

Первый  этап жизни 

    Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Лондоне, в одном из беднейших его кварталов. Его отец был кузнецом, а мать — дочерью земледельца-арендатора. Квартира, в которой появился на свет и провел первые годы своей жизни великий ученый, находилась на заднем дворе и помещалась над конюшнями.

    Когда Фарадей достиг школьного возраста, его отдали в начальную школу. Курс, пройденный Майклом, был очень  узок и ограничивался только обучением  чтению, письму и началам счета.

    В нескольких шагах от дома, в котором  жила семья Фарадеев, находилась книжная лавка, которая вместе, с тем была и переплетным заведением. Сюда-то и попал Фарадей, закончив курс начальной школы, когда возник вопрос о выборе профессии для него. Фарадею в это время минуло только 13 лет.

    Само  собою разумеется, что, пользуясь для чтения таким случайным источником, как переплетная мастерская, Фарадей не мог придерживаться какой-либо системы, а должен был читать все, что попадется под руку. Но уже в юношеском возрасте, когда Фарадей только начинал свое самообразование, он стремился опираться исключительно на факты и проверять сообщения других собственными опытами. Эти стремления проявлялись в нем всю жизнь как основные черты его научной деятельности.

    Физические  и химические опыты Фарадей стал проделывать еще мальчиком при первом же знакомстве с физикой и химией. Так как он не получал за свою работу в переплетной мастерской никакого вознаграждения, то его средства были более чем ничтожны, образуясь из случайного заработка, перепадавшего на его долю.

    Некоторые из заказчиков его хозяина, принадлежавшие к научному миру и посещавшие переплетную мастерскую, заинтересовались преданным науке учеником переплетчика и, желая дать ему возможность получить хоть какие-то систематические познания в любимых науках — физике и химии, — устроили ему доступ на лекции тогдашних ученых, предназначавшиеся для публики.

    Однажды Майкл Фарадей посетил одну из лекций Хэмфри Деви, великого английского  физика, изобретателя безопасной лампы  для шахтеров. Фарадей сделал подробную  запись лекции, переплел ее и отослал Деви. Тот был настолько поражен, что предложил Фарадею работать с ним в качестве секретаря. Вскоре Деви отправился в путешествие по Европе и взял с собой Фарадея. За два года они посетили крупнейшие европейские университеты.

    Вернувшись  в Лондон в 1815 году, Фарадей начал работать ассистентом в одной из лабораторий Королевского института в Лондоне. В то время это была одна из лучших физических лабораторий мира. С 1816 по 1818 год Фарадей напечатал ряд мелких заметок и небольших мемуаров по химии. К 1818 году относится первая работа Фарадея по физике, посвященная исследованию поющего пламени.

    По  большому счету, этот период был для  Фарадея лишь подготовительною школой. Он не столько работал самостоятельно, сколько учился и готовился к  тем блестящим работам, которые составили эпоху в истории физики и химии. 
 

    12 июня 1821 года Майкл женится на  мисс Бернард. Ее семейство  было давно и дружески знакомо  с Фарадеями; оно принадлежало  к той же секте «зандеманов», членами которой был и Фарадей.  Со своей невестой Фарадей был в наилучших отношениях еще с детства. Бракосочетание совершилось без всякой пышности — соответственно характеру «зандеманства», равно как и характеру самого Фарадея. Брак Фарадея был очень счастлив. Вскоре после брака Фарадей сделался главою общины «зандеманов».

    Материальное  положение его к этому времени  также, было упрочено, его избрали  смотрителем дома Королевского института, а затем директором химической лаборатории  с соответствующим содержанием. Вместе с тем это избрание давало ему теперь прекрасную возможность работать для науки без всяких помех и стеснений.

    Опираясь  на опыты своих предшественников, он скомбинировал несколько собственных  опытов, а к сентябрю 1821 года Майкл  напечатал «Историю успехов электромагнетизма». Уже в это время он составил вполне правильное понятие о сущности явления отклонения магнитной стрелки под действием тока. Добившись этого успеха» Фарадей на целых десять лет оставляет занятия в области электричества, посвятив себя исследованию целого ряда предметов иного рода.

    В том же году, еще работая над  вопросом о вращении магнитной стрелки  под влиянием тока, он случайно натолкнулся  на явление испарения ртути при  обыкновенной температуре. Позже Фарадей  посвятил немало внимания изучению этого  предмета и, основываясь на своих исследованиях, установил совершенно новый взгляд на сущность испарения. Теперь же он оставил этот вопрос, увлекаясь все новыми предметами исследований. Так, вскоре он стал заниматься опытами над составом стали и впоследствии любил одаривать своих друзей стальными бритвами из открытого им сплава.

    В 1823 году Фарадеем было произведено  одно из важнейших открытий в области  физики — он впервые добился сжижения газа и вместе с тем установил  простой, но действительный метод обращения  газов в жидкость.

    В 1824 году Фарадей установил, что свет влияет на цвет стекла, изменяя его. В следующем году Фарадей снова  обращается от физики к химии, и результатом  его работ в этой области является открытие бензина и серно-нафталиновой кислоты.

    В 1831 году Фарадей опубликовал трактат «Об особого рода оптическом обмане», послуживший основанием прекрасного и любопытного оптического снаряда, именуемого «хромотропом». В том же году вышел трактат Фарадея «О вибрирующих пластинках». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Открытие  электромагнитной индукции 

    Исследования  в области электромагнетизма  и индукционного электричества, составляющие наиболее ценный алмаз  в венце славы Фарадея, поглотили  большую часть его жизни и  его сил. По своему обыкновению Фарадей  начал ряд опытов, долженствовавших выяснить суть дела. На одну и ту же деревянную скалку Фарадей намотал параллельно друг другу две изолированные проволоки; концы одной проволоки он соединил с батареей из десяти элементов, а концы другой — с чувствительным гальванометром. Оказалось, что в тот момент, когда в первую проволоку пропускается ток, а также когда это пропускание прекращается, во второй проволоке также возбуждается ток, имеющий в первом случае противоположное направление с первым током и одинаковое с ним во втором случае и продолжающийся всего одно мгновение.

    Эти вторичные мгновенные токи, вызываемые влиянием первичных индукцией, названы  были Фарадеем индуктивными, и это  название сохранилось за ними доселе. Будучи мгновенными, моментально исчезая  вслед за своим появлением, индуктивные  токи не имели бы никакого практического значения, если бы Фарадей не нашел способ при помощи остроумного приспособления (коммутатора) беспрестанно прерывать и снова проводить первичный ток, идущий от батареи по первой проволоке. Благодаря этому во второй проволоке беспрерывно возбуждаются все новые и новые индуктивные токи, становящиеся, таким образом, постоянными. Так был найден новый источник электрической энергии, помимо ранее известных (трения и химических процессов), — индукция, и новый вид этой энергии — индукционное электричество.

    Эти открытия повлекли за собой новые. Если можно вызвать индуктивный ток  замыканием и прекращением гальванического  тока, то не получится ли тот же результат  от намагничивания и размагничивания  железа?

    Он  проводит опыт такого рода: вокруг железного кольца были обмотаны две изолированные проволоки; причем одна проволока была обмотана вокруг одной половины кольца, а другая — вокруг другой. Через одну проволоку пропускался ток от гальванической батареи, а концы другой были соединены с гальванометром. И вот, когда ток замыкался или прекращался и когда, следовательно, железное кольцо намагничивалось или размагничивалось, стрелка гальванометра быстро колебалась и затем быстро останавливалась, то есть в нейтральной проволоке возбуждались все те же мгновенные индуктивные токи — на этот раз уже под влиянием магнетизма. Таким образом, здесь впервые магнетизм был превращен в электричество.

    Фарадей также заметил, что действие магнита  проявляется и на некотором расстоянии от него. Это явление он назвал магнитным полем. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Экспериментальные исследования по электричеству 

    Первая  серия

    Присущее  электричеству напряжения свойство создавать вблизи себя противоположное  электрическое состояние получило общее название индукции. Поскольку  оно вошло в научный язык, названием этим можно с полным основанием пользоваться в таком же общем смысле и в том случае, если бы электрические токи оказались способными переводить находящуюся в непосредственной близости от них материю в некоторое особое состояние, которое до того было безразличным. В этом именно смысле я и предполагаю употреблять этот термин в настоящем докладе.

    Целый ряд действий, вызываемых индукцией  электрических токов, был найден и описан ранее, как-то: намагничивание, опыты Ампера с поднесением медного диска к плоской спирали, повторение им при помощи электромагнитов замечательных опытов Араго и, может быть, кое-какие другие. Однако казалось невероятным, чтобы этим исчерпывались все действия, которые может производить индукция токов, тем более, что в отсутствии железа почти все эти явления отпадают, тогда как имеется бесчисленное множество тел, обнаруживающих определенные явления индукции от электричества напряжения, и тела эти до сих пор еще не были подвергнуты действию индукции от электричества в движении.

    Далее: примем ли мы прекрасную теорию Ампера или какую-либо другую, или мысленно откажемся от теорий, все же представляется весьма необычайным, чтобы, с одной  стороны, всякий электрический ток  сопровождался магнитным действием  соответствующей интенсивности, направленным под прямым углом к току, и чтобы в то же время в хороших проводниках электричества, помещенных в сферу этого действия, совсем не индуцировался ток, не возникало какое-либо ощутимое действие, эквивалентное по силе такому току.

    Эти рассуждения и вытекающая из них как следствие надежда получить электричество при помощи обыкновенного магнетизма в разные времена побуждали меня экспериментально изучить индуктивное действие электрических токов. Недавно я добился положительных результатов, и при этом не только оправдались мои надежды, но я получил в руки ключ, который, как мне кажется, открывает дверь к полному объяснению магнитных явлений Араго, а также к открытию некоторого нового состояния, которое, быть может, играет большую роль в некоторых наиболее важных действиях электрических токов.

    Эти результаты я предполагаю описать  не в том порядке, в каком они  были получены, а таким образом, чтобы  дать наиболее сжатое образование их в целом.

    Около двадцати шести футов медной проволоки  диаметром в одну двадцатую дюйма было намотано на деревянный цилиндр в виде спирали; отдельные витки спирали предохранялись от касания проложенным между ними тонким шнурком. Эта спираль была покрыта коленкором, а затем таким же способом была навита вторая проволока. Этим путем были навиты одна на другую двенадцать спиралей длиной в среднем по двадцать семь футов проволоки каждая, и все в одном направлении. Первая, третья, пятая, седьмая, девятая и одиннадцатая спирали были соединены конец с концом так, что образовали одну общую катушку; остальные были соединены таким же способом; таким образом, получились две основные, тесно переплетенные друг с другом спирали, имеющие одинаковое направление, нигде не соприкасающиеся и содержащие каждая по сто пятьдесят пять футов проволоки.

    Одна  из этих спиралей была соединена с  гальванометром, другая — с хорошо заряженной гальванической батареей из десяти пар пластин в четыре квадратных дюйма каждая, причем медные пластины были двойные; однако не удалось наблюдать  ни малейшего отклонения стрелки гальванометра.

    Была  изготовлена подобная же составная  катушка, состоящая из шести отрезков медной проволоки и шести отрезков проволоки из мягкого железа. Полученная таким образом железная катушка  содержала двести четырнадцать футов  проволоки, а медная — двести восемь; однако, независимо от того, как проходил ток батареи: через медную или через железную катушку,— гальванометром не удавалось обнаружить никакого действия на другую катушку.

    В этих, как и многих подобных, опытах между железом и другими металлами не было обнаружено никакой разницы в действии.

    Двести  три фута медной проволоки в одном  куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой  же проволоки были проложены в  виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинами. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей. Но в дальнейшем, при прохождении гальванического тока по одной из спиралей, не удавалось обнаружить отклонения гальванометра или иного действия на вторую спираль, похожего на индукцию, хотя мощность батареи и была явно велика, о чем можно было судить по нагреванию всей присоединенной к ней спирали и по яркости разряда, если он пропускался через древесный уголь.