Michael Faraday (1791-1867)

MUNKÁSSÁGA Angol fizikus és vegyész Kísérleteivel nagyban hozzájárult az elektromágnesesség megértéséhez. Elsőként állított elő mágneses térrel elektromos áramot, Megalkotta az első elektromotort és áramgenerátort Kimutatta az elektromosság és a kémiai kötések kapcsolatát Felfedezte a mágnesség hatását a fényre Felfedezte a diamágnességet Az ő kísérleteire és részben elméleti eredményeire alapozta elektromágneses elméletét James Clark Maxwell.

GYEKKORA: Apja kovácsmester Négy gyermekes szegény család sarja A kis keresztény Sandeman-felekezethez tartoztak (Faraday egész élete során hű maradt ehhez a közösséghez. Írni, olvasni, számolni a vasárnapi egyházi iskolában tanult meg.) Gyermekkorában dolgozott, (újságkihordó volt egy könyvkereskedő és könyvkötő mellett), 14 éves korától ugyanitt könyvkötőtanonc. Rendszeresen olvasta a kötésre hozott könyveket, (különösen megragadta az Encyclopaedia Britannica elektromosságáról szóló cikke.) Mindenféle kacatokból elektrosztatikus generátort épített, és elektrokémiai kísérleteket is végzett

TANULMÁNY Londonban meghallgatja Sir Humphry Davy kémiai előadásait Az előadásokról készített bekötött jegyzeteit elküldte Davynek, Állást is kért tőle. (Akkor nem volt üres hely) később laboratóriumi asszisztensi állást ajánlott fel neki. (Davy a kor legnagyobb kémikusai közé tartozott, de legnagyobb felfedezés Faraday volt.) 1812-től 1820-ig tanult Davy mellett. (Ezalatt mindenkinél képzettebb vegyésszé vált) Nagy gyakorlatot szerzett a kémiai analízisben és a laboratóriumi technikákban, Kialakultak elméleti nézetei. Felfedezések sorával lepte meg a tudományos világot.

A KÉMIKUS: Kémiai analitikusként bírósági szakértő (a díjakból a Royal Institution támogatására is jutott.) 1820-ban elsőként állított elő szén-klór vegyületeket (C2Cl6-ot és C2Cl4-et) (az etiléngázban a hidrogént klórral helyettesítette) ezek voltak az első helyettesítési reakciók). 1825-ben izolálta és írta le a benzolt.

A FIZIKUS: A londoni Royal Society megbízásából a teleszkópokban alkalmazott optikai üveg minőségének javításán fáradozott, (rendkívül nagy törésmutatójú üveget állított elő), ez vezette el 1845-ben a diamágnesség felfedezéséhez. 1821-ben megnősült Royal Institution állandó munkatársa lett Megkezdte a fizikát forradalmasító kutatásait, az elektromos és mágneses jelenségek vizsgálatát.

KÖVETKEZTETÉSEI: H. C. Řrsted 1820-ban felfedezte, hogy egy huzalon átfolyó áram mágneses teret kelt a huzal környezetében. André-Marie Ampčre megmutatta, hogy a huzal körül henger alakú mágneses tér alakul ki. (Ilyen körkörös erőt korábban nem észleltek.) Faraday ismerte fel elsőként ennek következményeit: első elektromotor (olyan szerkezetet, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja át.)

Elektromotor:

Próbálkozások: Faradayt foglalkoztatni kezdte az elektromosság természete. (Kortársai úgy vélték, hogy az elektromosság anyagi fluidum, amely úgy folyik a huzalban, mint a víz a csőben.) Faraday rezgésnek vagy erőnek képzelte el az áramot, amely valahogyan a vezetőben keltett feszültségek révén továbbítódik. Az 1820-as években megpróbálta kísérletileg igazolni ezt az elképzelést, de próbálkozásai eredménytelenek maradtak.

Chladni-ábrák 1831 tavaszán a hang elméletével (másik rezgési jelenség) kezdett foglalkozni C. Wheatstone társaságában. Különösen elbűvölték a Chladni-ábrák:

(ezek a minták a vaslemezre szórt könnyű porban alakulnak ki, ha a lemezt egy hegedűvonóval rezgésbe hozzák.) Még inkább megragadta az a megfigyelés, hogy a minták úgy is előállíthatók egy lemezen, hogy egy másik lemezt rezgetnek meg a közelében. (Ez az akusztikus indukció húzódik meg Faraday leghíresebb kísérlete mögött.)

(…) (1831. augusztus 29-én egy vastag vasgyűrű egyik oldalára szigetelt huzalt tekercselt, és ezt egy telephez kötötte. A gyűrű másik oldalára tekercselt huzalhoz galvanométert kapcsolt. Arra számított, hogy a telepre kapcsolt áramkör zárásakor "hullám" keletkezik, és ennek a hatására a második áramkörben a galvanométer kitér. Zárta az első áramkört, örömmel és megelégedéssel látta a galvanométer mutatójának kilendülését. Az első, primer tekercs áramot indukált a második, szekunder tekercsben. Az áramkör megszakításakor viszont Faraday meglepetéssel tapasztalta a galvanométer mutatójának ellenkező irányú kimozdulását. Valamiért az áram kikapcsolása is áramot indukált a szekunder körben, ennek a nagysága egyenlő, iránya ellentétes volt az eredeti áraméval. Faraday ennek a jelenségnek az alapján vetette fel a huzalban levő részecskék "elektrotonikus" állapotának a létezését; ezt egyfajta feszültségállapotnak tekintette. Úgy vélte, az áram képes ilyen feszültség létrehozására és megszüntetésére. Ámbár nem talált bizonyítékot az elektrotonikus állapot létezésére, de teljesen sohasem adta fel ezt az elképzelést, s ez kihatott legtöbb későbbi munkájára)

Áramgenerátor Faraday 1831 őszén megpróbálta meghatározni az indukált áram keletkezésnek módját. Felfedezte, hogy egy állandó mágnes ki-be mozgatásának hatására a tekercsben áram indukálódik. Hamarosan felfedezte a mágnesekkel való áramkeltés törvényét: az áram nagysága a vezető által időegység alatt átmetszett vonalak számától függ. Azonnal felismerte, hogy egy erős mágnes pólusai közé helyezett rézkorong forgatásával – (ha a korong peremére és a közepére vezetékeket kötnek) – folyamatosan lehet áramot előállítani. (Első áramgenerátor, az elektromotor elődje).

Eredményeit a tudományos világ elé tárta Sokan kételkedtek abban, hogy az elektromosság különböző észlelt megjelenései azonosak-e. 1832-ben megkezdett kísérleteitől azt várta: igazolni fogják, hogy különböző elektromosságoknak pontosan azonosak a tulajdonságai, ugyanazokat a hatásokat váltják ki A problémában elmélyülve két meglepő felfedezésre jutott: ----1 Az elektromos erők nem a távolból hatva okozzák a molekulák felbomlását, hanem az váltja ki, hogy az elektromosság folyékony vezető közegen halad át. ----2 A bomlás mértéke egyszerű kapcsolatban áll a folyadékon áthaladó elektromosság mennyiségével.

Törvényei: Kísérletei alapján fogalmazta meg Faraday az elektrokémia két alaptörvényét. ----1 Az elektrolitikus cella elektródjain kiváló anyag mennyisége egyenesen arányos a cellán áthaladó elektromosság mennyiségével. ----2 A második törvény szerint egy adott mennyiségű elektromosság hatására kivált különböző elemek mennyiségei úgy aránylanak egymáshoz, mint kémiai egyenértéksúlyaik.

Új elmélet: Faraday 1839-re megalkotta az elektromos hatás új, általános elméletét. (Az elektromosság, bármi is az, feszültségeket hoz létre az anyagban. A feszültségek erősödése, gyengülése, újabb erősödése hullámszerűen halad előre a közegben, az ilyen anyagok a vezetők. A szigetelők részecskéi rendkívüli mennyiségű feszültséget képesek elviselni. A szigetelőben az elektrosztatikus töltés egyszerűen a felhalmozódott feszültség mértéke. Minden elektromos hatás a testekben előidézett feszültségek következménye. )

Utolsó évek: 1839-tól egészsége megromlott. (6 évig nem végez alkotómunkát). Faraday kezdettől hitt a természet erőinek egységében. Egy ismeretterjesztő előadásában fogalmazta meg először, hogy a pontszerű atomokhoz társuló elektromos és mágneses erővonalak tulajdonképpen azt a közeget jelenthetik, amelyben a fényhullámok terjednek. Évekkel később Maxwell erre a feltevésre építette elektromágneses térelméletét.

Utolsó sikerek: 1845-től ismét régi problémája, a feltételezett elektrotonikus állapotok foglalkoztatták. Kísérletei ezúttal sem jártak sikerrel. Egy ifjú skót, William Thomson (a későbbi Lord Kelvin) azt javasolta Faradaynek, hogy inkább a mágneses erővonalakkal kísérletezzék Faraday megfogadta a javaslatot. Az 1820-as években általa kifejlesztett, nagy törésmutatójú optikai üvegen síkpolarizált fényt bocsátott át, majd bekapcsolt egy elektromágnest, amelynek erővonalai párhuzamosak voltak a fénysugárral. A kísérlet sikeres volt. - Faraday ezúttal is felfigyelt egy váratlan eredményre. A fény irányát megfordítva a rotáció iránya nem változott, ebből helyesen arra következtetett, hogy a feszültség nem az üveg molekuláiban, hanem a mágneses erővonalakban jelentkezik. -

Paramágneses, Diamágnesesnek elnevezése Paramágneses, Diamágnesesnek elnevezése. (paramágneses anyagok a környezetüknél jobban, a diamágnesesek rosszabbul vezetik a mágneses erővonalakat.) 1850-re Faraday radikálisan új tér- és erőfelfogást alakított ki. (A tér nem "semmi", nem a testek és erők puszta helye, hanem olyan közeg, amely képes az elektromos és mágneses erők hatásainak fenntartására. Az energiák nincsenek azokba a részecskékbe szorítva, melyekből kilépnek, inkább a részecskéket körülvevő térben találhatók meg. ) Maxwell később elismerte, hogy saját, az elektromos és mágneses tereket leíró elméletének alapötletei Faradaytől erednek, ő a klasszikus téregyenletekkel csak matematikai formába öntötte Faraday elképzeléseit

1850-es évek közepén elméje hanyatlani kezd, (időnként még végzett kísérleteket.) A Royal Society visszautasította negatív eredményeinek közlését. Faradayn Aggkori gyengeség vett erőt rajta Viktória királynő a tudománynak szentelt élete jutalmául egy házat adott neki használatra Hampton Courtban, A lovagi címet is felajánlotta. Faraday a házat hálásan elfogadta, de a lovagi rangot visszautasította, (élete végéig egyszerűen Mr. Faraday szeretne maradni.).

Emlékek róla: A londoni Highgate temetőben nyugszik

Művei: Chemical Manipulation (Kémiai műveletek; 1827), Experimental Researches in Electricity (Az elektromosság kísérleti vizsgálata; 1839–55), A Course of Six Lectures on the Chemical History of a Candle (Hat előadás egy gyertya kémiai történetéről; 1861). Halála után jelent meg az On the Various Forces in Nature (A természet különféle erőiről; 1873) c. kötete.

VÉGE Készítette: Zelei Csenge 2006. 06. 10a  Bibliográfia: internetes oldalak