Faraday và Điện từ

Năm 1791, nhà giải phẫu học người Ý Luigi Galvani (1737-98) tình cờ phát hiện ra rằng các cơ của một con ếch bị mổ xẻ co lại nếu chúng bị đồng thời chạm vào bằng đồng và sắt. Nhà vật lý người Ý Alessandro Volta (1745-1827) cho rằng hiệu ứng này là do sự tiếp xúc của hai kim loại khác nhau.

Năm 1800, trong một bức thư gửi cho Chủ tịch Hội Hoàng gia Joseph Banks (1743-1820), Volta đã công bố việc tạo ra một thiết bị có khả năng tạo ra dòng điện một chiều. Đây là cái gọi là Một "cực điện" bao gồm các đĩa kẽm và đồng xen kẽ nhau được ngăn cách bằng các tấm bìa cứng được ngâm trong nước muối.

Các nhà khoa học ngay lập tức nhận ra tầm quan trọng của phát minh này. Ngay sau đó, người Anh Humphrey Davy (1778-1829) đã phát triển một "trụ cột" mạnh hơn gọi là pin galvanic, lần đầu tiên cho phép ông cô lập một số nguyên tố hóa học: natri, kali, magiê, canxi, stronti và bari. Năm 1813, Davy nhận một thanh niên tên là Michael Faraday làm trợ lý tại Viện Hoàng gia.

Faraday, con trai của một người thợ rèn nghèo, sinh ngày 22 tháng 9 năm 1791 tại Newington, Surrey.Anh ấy chỉ học hết tiểu học và năm 14 tuổi, anh ấy đã học việc cho một trong những người đóng sách ở London. Nghề đóng sách đã cho chàng trai trẻ cơ hội đọc những cuốn sách qua tay anh. Faraday đặc biệt ấn tượng với bài viết về điện trong Encyclopedia Britannica. Năm 1810, ông tham gia hội triết học của thành phố, nơi cho phép ông nghe các bài giảng và tiến hành các thí nghiệm.

Khi hết thời gian học nghề vào năm 1812, Faraday từ bỏ nghề đóng sách. Davy, người bị mù tạm thời do một vụ nổ trong phòng thí nghiệm, đã nhờ anh ta làm trợ lý. Năm 1813-15 Davy đưa anh ta đi du lịch đến Pháp và Ý, nơi họ gặp nhiều nhà khoa học lỗi lạc, bao gồm cả Volta và Ampère.

Điện và từ tính

Năm 1820, nhà vật lý người Đan Mạch Hans Oersted (1777-1851) phát hiện ra rằng dòng điện chạy qua dây dẫn làm lệch kim la bàn. Khám phá này đã thu hút sự quan tâm lớn, và chẳng bao lâu sau tại Paris, Andre Ampere (1775-1836), đã chứng kiến ​​​​cuộc trình diễn thí nghiệm này do người đồng hương của ông là François Arago (1786-1853) thực hiện, bắt đầu tạo ra một lý thuyết cơ bản về điện từ.

Ampere phát hiện ra rằng các dây dẫn mang dòng điện cùng chiều hút nhau, các dây dẫn mang các dòng điện ngược chiều đẩy nhau và một cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua (ông gọi nó là cuộn dây điện từ) hoạt động giống như một nam châm. Ông cũng đề xuất sử dụng độ lệch của một kim nam châm gần đó để đo cường độ dòng điện—một ý tưởng đã sớm dẫn đến việc phát minh ra điện kế.

Vào thời điểm đó, Faraday đã bày tỏ ý tưởng rằng các đường sức khép kín hình thành xung quanh một dây dẫn mang dòng điện. Vào tháng 10 năm 1821anh ta tạo ra một thiết bị thể hiện sự quay của một nam châm quanh một dây dẫn có dòng điện hoặc một dây dẫn quanh một nam châm đứng yên. Đây là sự chuyển đổi đầu tiên của năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

Thế hệ hiện tại
Không ngừng nghiên cứu hóa học, Faraday đã tìm ra cách tạo ra dòng điện bằng cách sử dụng từ trường. Ông đã khám phá ra điều này vào tháng 8 năm 1831 một cách gần như tình cờ.

Cố gắng khám phá mối quan hệ giữa từ trường và dòng điện, ông quấn hai cuộn dây quanh một thanh sắt, sau đó nối một cuộn dây với pin để tạo ra từ trường và đóng cuộn dây kia thông qua một điện kế. cuộn dây đầu tiên, không có gì không xảy ra, nhưng Faraday nhận thấy rằng kim của điện kế giật giật vào thời điểm dòng điện xuất hiện hoặc biến mất trong cuộn dây đầu tiên. Ông kết luận rằng dòng điện gây ra sự thay đổi trong từ trường.

Năm 1824, Arago nhận thấy rằng chuyển động quay của đĩa đồng đã làm lệch kim la bàn nằm phía trên nó. Lý do cho hiệu ứng này đã không được biết đến. Faraday tin rằng sự quay của đĩa trong từ trường đã tạo ra một dòng điện trong nó, từ đó tạo ra một từ trường làm lệch kim.

Vào tháng 10 năm 1831, ông đã chế tạo một thiết bị tương tự trong đó một đĩa đồng quay giữa các cực của một nam châm hình móng ngựa.

Trung tâm và cạnh của đĩa được kết nối với một điện kế cho biết dòng điện một chiều. Ba tháng sau khám phá này, Faraday đã phát minh ra máy biến áp và máy phát điện, thiết kế của chúng vẫn không thay đổi hoàn toàn cho đến ngày nay.

Định luật điện phân

Faraday đã có thể áp dụng kiến ​​thức về điện học của mình vào hóa học bằng cách xây dựng các định luật cơ bản của quá trình điện phân.Ông đã đưa các thuật ngữ "cực dương", "cực âm", "cation", "điện cực" và "chất điện phân" vào sử dụng khoa học. Sau khi nghiên cứu sự phóng tĩnh điện, ông chỉ ra rằng chúng đại diện cho một dòng điện tồn tại trong thời gian ngắn.

Năm 1839, sức khỏe của Faraday giảm sút và ông ngừng công việc nghiên cứu, nhưng đến năm 1845, ông lại tiếp tục, quan tâm đến tác dụng của từ trường đối với ánh sáng phân cực. Ông phát hiện ra rằng có thể sử dụng một nam châm điện cực mạnh để quay mặt phẳng phân cực. Điều này khiến ông tạo ra lý thuyết điện từ của ánh sáng, lý thuyết này sau đó được James Clerk Maxwell (1831-79) xây dựng dưới dạng toán học.

Faraday ngừng làm việc tại Viện Hoàng gia vào năm 1862, sau đó ông sống ẩn dật trong những căn phòng do Nữ hoàng Victoria cấp cho ông tại Cung điện Hampton Court, nơi ông qua đời vào ngày 25 tháng 8 năm 1867.