¿Qué estudió el gran experimentalista Faraday?
Entonces la vida de Faraday trajo otro golpe de buena suerte. Un cliente le dio a Faraday algunas entradas para cuatro de las conferencias de David en la Royal Academy. Faraday estaba tan feliz que tomó notas detalladas de todos los contenidos de las cuatro conferencias. Encuadernó los registros y se los envió a David, junto con una solicitud para una ayudantía en el instituto. Unos meses más tarde, David le dio el trabajo a Faraday. Uno de los colegas de David dijo: "Déjelo lavar botellas. Si es realmente bueno, aceptará el trabajo. Si se niega, no podrá hacer nada". "El trabajo pagaba menos que el salario de los libros de Faraday, pero él estaba ansioso por la oportunidad.
Pronto, David visitó Europa en 1813, llevándose a Faraday con él para trabajar como secretario y asistente científico. Aunque la esposa de David consideraba Faraday como sirviente, pero el joven nunca se quejó y aprovechó la oportunidad para reunirse con figuras clave del mundo científico, entre ellos Volta, Ampere (André-Marie, 1775-1836) y Joseph Josep Louis GayLussac (1778-1850), Arago ( 1786-1853), Alexander von Humbokit (1769-1859) y Ju Yewei viajaron por toda Europa. Fue a otro laboratorio, completó varios experimentos y participó en varias conferencias. En el proceso, Faraday recibió una educación que nunca antes había tenido.
En 1815, regresaron a Inglaterra y Faraday se convirtió oficialmente en profesor asistente, director de recolección e instrumentación de minerales en la Royal Institution. Se convirtió en la mano derecha de David en el laboratorio. , conocedor y dedicado, que a menudo trabajaba de 9 a. m. a 11 p. m. durante algunos meses, su salario aumentó a 100 dólares al año, salario que mantuvo hasta 1853.
Cuando Faraday leyó sobre los experimentos de Oersted en 1820, se sintió como. entusiasmado como cualquier otro miembro de la comunidad científica. La aguja magnética demostró que la corriente no fluye en línea recta de un extremo al otro del cable, sino que fluye alrededor del cable que Ampère de París demuestra si hay dos cables que transportan corriente. se colocan paralelos, uno de ellos está en movimiento aleatorio, cuando la dirección de la corriente es la misma, se atraen; si la dirección de la corriente es opuesta, se repelen. En 1821, el propio Faraday realizó un experimento simple: "Rotación electromagnética", haciendo que el cable portador de corriente girara alrededor del imán fijo y el imán girara alrededor del cable portador de corriente fijo. Este fue el primer motor original.
Desafortunadamente, David se enojó con Faraday por esto. Afirmó que Faraday escuchó a escondidas una conversación entre David y Wollaston (William Hyde Wollaston, 1766-1828) porque la conversación involucraba experimentos similares. Faraday admitió que pudo haberse inspirado en. La conversación, pero él El dispositivo era esencialmente diferente, y tanto Wollaston como History lo reconocieron.
En cualquier caso, este fue quizás el descubrimiento más trivial de Faraday, y en 1822, Faraday se estaba preparando para un descubrimiento mayor. En su cuaderno escribió: “Convierte el magnetismo en electricidad. "Oersted utilizó electricidad para producir magnetismo (una aguja magnética refleja el magnetismo). ¿Por qué no puede ocurrir el proceso inverso?
Faraday derivó esto de Ampere y otro físico, William Sturgeon (1783-1850). La idea Primero preparó un anillo de hierro, parte del cual estaba envuelto con una bobina, y la corriente podía introducirse cerrando la llave.
La otra parte del anillo de hierro también se enrolla alrededor de la bobina y luego se conecta al galvanómetro. Pensó que la corriente en la primera bobina podría producir una corriente en la segunda bobina. El galvanómetro puede medir la segunda corriente y mostrar el resultado.
La idea realmente funcionó: era el primer transformador, pero los resultados fueron un poco sorprendentes. Aunque hay magnetismo estable en el anillo de hierro, no hay corriente estable en la segunda bobina. En cambio, hay una corriente instantánea en la segunda bobina (el amperímetro salta) sólo cuando Faraday cierra el circuito. Luego, cuando volvió a cortar la línea, se produjo una corriente momentánea, marcada por otro salto en el galvanómetro.
Como Faraday no entendía matemáticas, sólo pudo explicar este fenómeno vívidamente y propuso el concepto de líneas de fuerza magnéticas. Se dio cuenta de que si se esparcían limaduras de hierro sobre el papel, se colocaba un imán fuerte sobre el papel y se golpeaba ligeramente, las limaduras mostrarían un patrón a lo largo de lo que él llamaba líneas de campo magnético. Imaginó que la corriente eléctrica formaba una especie de campo magnético que irradiaba en todas direcciones desde la fuente. Cuando cerró el circuito en su experimento, las líneas del campo magnético irradiaron hacia afuera y la segunda bobina las cortó. En este momento, hay una corriente inducida en la segunda bobina. Cuando desconectó el cable, las líneas del campo magnético se "contrajeron" y la segunda bobina volvió a cortar las líneas del campo magnético, por lo que se produjo otra corriente inducida. También estudió barras magnéticas, imanes esféricos como la Tierra y líneas de campo magnético en cables portadores de corriente. Esta es la primera vez desde que Galileo y Newton propusieron el universo mecánico que el universo ha sido visto desde una nueva perspectiva más creativa, que es el surgimiento de la teoría de campos.
En 1831, Faraday demostró las líneas de fuerza de otra manera en una gran conferencia popular en la Royal Academy. Cogió una bobina y le insertó un imán. La aguja del galvanómetro conectado a la bobina comenzó a oscilar, y cuando el movimiento del imán se detuvo, la oscilación también se detuvo. Cuando quitó el imán, el galvanómetro lo mostró nuevamente. También se muestra el movimiento del imán en la bobina. Si mueves la bobina sobre el imán, el galvanómetro también lo indicará. Pero si el imán está estacionario en la bobina, no habrá corriente en el galvanómetro. Faraday descubrió el principio de la inducción electromagnética. En otras palabras, descubrió que la combinación de movimiento mecánico y magnetismo podía producir una corriente eléctrica. Este es el principio básico de un generador. [Otro físico, el estadounidense Joseph Henry (1797-1878), también demostró brillantemente la misma idea, pero no la publicó a tiempo. Por lo tanto, Faraday, que estaba absorto en su trabajo, ganó el honor del "Descubrimiento", que Henry aceptó con gusto]
Por supuesto, el siguiente objetivo de Faraday era construir un generador que pudiera producir una corriente continua, y No es la corriente inducida intermitente en el experimento. Para ello, hizo una placa de cobre de modo que su borde pasara entre los polos del imán permanente. Cuando el disco de cobre gira, genera una corriente eléctrica, que es donde la corriente inducida resulta útil. La rueda hidráulica o la máquina de vapor hace girar la rueda, convirtiendo la energía cinética del agua que fluye o la energía de la combustión del combustible en energía eléctrica. Los generadores actuales son muy diferentes del dispositivo original de Faraday. Fueron necesarios más de 50 años de mejoras antes de que se pusiera en práctica, pero es sin duda el descubrimiento eléctrico más importante hasta la fecha.
Desde pequeño, Faraday estuvo convencido de la interrelación y unidad de las fuerzas y fenómenos naturales. Admitió que su teoría de campo publicada en 1844, así como su discusión sobre la interconexión del magnetismo, la electricidad y el movimiento, giraban en torno a esta creencia. 1845 165438+5 de octubre, escribió al comienzo del artículo "Sobre la magnetización de la luz y la revelación de líneas magnéticas" leído por la Royal Society:
"He sostenido esta opinión durante mucho tiempo tiempo, que es casi una creencia, como el conocimiento de muchos aficionados a la naturaleza: creo que las formas de las fuerzas materiales, aunque diferentes, son del mismo origen o en otras palabras, que están tan directamente relacionadas e interdependientes que entre sí; Todos pueden interactuar entre sí y tener la misma capacidad funcional".
No mucha gente prestó atención a la teoría de campos de Faraday al principio, pero Joule confirmó la creencia de Faraday en la unidad de la naturaleza. Después de décadas de trabajo, Thomson, Helmholtz, Clausius y Maxwell lo confirmaron de diversas maneras.
Mientras tanto, la relación entre Faraday y David seguía deteriorándose. Con el paso del tiempo, David tuvo que admitir que Faraday se estaba superando a sí mismo y se volvió celoso y amargado. Cuando se informó el nombre de Faraday a la Royal Society y se le iba a admitir como miembro, David se opuso. Aunque solo David votó en contra, Faraday fue elegido miembro de la Royal Society en 1824. En 1825, Faraday se convirtió en director del laboratorio y, en 1833, en profesor de química en la Real Academia. Faraday era un hombre amable y leal.
Prefería pasar su tiempo en el laboratorio o en casa con su esposa, Sarah Barnard, y nunca respondió al comportamiento de David. Todavía tiene mucho por hacer. John Tyndall (1820-1893), sucesor de Faraday en la Royal Institution, describió una vez a Faraday como: "Un hombre excitable y de mal carácter, pero gracias a un alto grado de autodisciplina, ha convertido esta popularidad en El brillo y el impulso en vida, en lugar de desperdiciarla en excitaciones innecesarias”.
Tenemos un profundo respeto por el gran experimentador Faraday, como dijo Ernest Rutherford (1871-1937) en 1931:
“Volver a En retrospectiva, cuanto más estudiamos el trabajo de Faraday, Cuanto más nos damos cuenta de su incomparable brillantez como experimentador y filósofo natural, realmente cuando consideramos sus descubrimientos y su impacto en el avance de la ciencia y la industria, no se puede encontrar ningún honor apropiado para conmemorar a Faraday, uno de los mayores descubridores de todos los tiempos. "