مایکل فارادی

مایکل فارادی که بود؟

 (Michael Faraday) ‏ (۲۲ سپتامبر ۱۷۹۱ – ۲۲ اوت ۱۸۶۷)، فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی بود که بیش‌تر به سبب نوآوری‌هایش در الکترومغناطیس و الکتروشیمی مشهور است.

کشف بنزن و قوانین مربوط به القای الکترومغناطیسی و تهیه کلر مایع از مهم‌ترین دستاوردهای او برشمرده می‌شوند.

مایکل فارادی دربارهٔ میدان مغناطیسی موجود در دور یک رسانا که جریان DC حمل می‌کند مطالعاتی داشت و مفاهیم اولیه میدان الکترومغناطیس را درفیزیک بنیان نهاد.

مایکل فارادی القای الکترومغناطیسی و قانون‌های برق‌کافت را کشف کرد.

Michael Faraday, (22 September 1791 – 25 August 1867) in his late thirties
Michael Faraday, (22 September 1791 – ۲۵ August 1867) in his late thirties

مایکل فارادی او اثبات کرد که خاصیت مغناطیسی می‌تواند بر روی شعاع‌های نور اثر می‌گذارد و رابطه‌ای اساسی بین این دو برقرار است.

اختراعات او درزمینهٔ دستگاه‌های چرخنده الکترومغناطیس اساس فناوری موتور الکتریکی را پی‌ریزی کرد و این وضع ناشی از تلاش‌های او درزمینهٔ کاربرد الکتریسیته در فناوری بود.

باوجود این‌که فارادی علوم رسمی کمی آموخت و ریاضیات عالی را خیلی کم یاد گرفت (مثل حساب دیفرانسیل و انتگرال)، یکی از تأثیرگذارترین دانشمندان تاریخ بود.

برخی از مورخان علم او را به‌عنوان بزرگ‌ترین تجربه‌گر در تاریخ علم می‌دانند.

فاراد که واحد ظرفیت الکتریکی در SI است بعد از او به این اسم نامیده شد همان‌طور که ثابت فارادی، بار الکتریکی یک مول از الکترون است (حدود ۹۶٬۴۸۵ کولن).

قانون القای فارادی بیان می‌کند که میدان مغناطیسی که بازمان تغییر می‌کند به همان نسبت نیروی محرکه الکتروموتور تولید می‌کند.

مایکل فارادی اولین و بهترین دانای گران‌سنگ در علم شیمی (Fullerian Professor of Chemistry) در انستیتوی سلطنتی بریتانیای کبیر بود؛ مقامی که در تمام طول عمرش به آن منتسب بود.

مایکل فارادی فردی بسیار مذهبی و یکی از اعضای کلیسای ساندمانیان (Sandemanian Church) (یکی از فرقه‌های مسیحیت که در سال ۱۷۳۰ پایه‌گذاری شد و ایمان و التزام کاملی را نیاز دارد) بود.

تذکره نویسان خاطرنشان کرده‌اند که

حس عمیقی از یگانگی خدا و یکپارچگی طبیعت در زندگی و کارهای فارادی نفوذ داشت.

مایکل فارادی که بود؟
مایکل فارادی که بود؟

مراحل اولیه زندگی

مایکل فارادی در نزدیکی الفنت و کستل، لندن به دنیا آمد.

خانواده وی فقیر بودند.
پدرش جیمز، عضو ساندمانیان، یکی از فرقه‌های مسیحیت بود.
جیمز در سال ۱۷۹۰ از Outhgill در Westmorland به لندن آمد جایی که او در آنجا آهنگر دهکده بود.
مایکل فارادی جوان، یکی از چهار فرزند، فقط کمی از سطح تحصیلات مدرسه بالاتر بود مجبور شد که تحصیلات بیشتر را خودش ادامه دهد در چهارده‌سالگی او کارآموز یک صحافی و فروشگاه کتاب به نام George Riebau شد و در مدت هفت سال کارآموزش کتاب‌های زیادی ازجمله کتاب بهبود ذهن (The Improvement of the Mind) نوشته اسحاق واتس (Isaac Watts) را خواند و به طرز شگفت‌آوری اصول و نظریات آن را اجرا کرد.

او به علم و به‌خصوص الکتریسیته علاقه‌مند شد.
مخصوصاً از کتاب گفتگویی در شیمی (Conversations in Chemistry) نوشته Jane Marcet خیلی الهام گرفت.

در بیست‌سالگی در سال ۱۸۱۲ در پایان شاگردی‌اش او در سخنرانی‌های دانشمند سرشناس شیمی، همفری داوی، رئیس انجمن رویال، شرکت کرد.
سپس فارادی یک کتاب ۳۰۰ صفحه‌ای بر اساس سخنرانی‌های دیوی به او ارسال کرد.
پاسخ دیوی سریع و مهربانانه و دل‌چسب بود.

وقتی دیوی بینایی خود را به دلیل نیتروژن تری کلرید از دست داد تصمیم گرفت فارادی را به‌عنوان منشی استخدام کند در آن دوران فارادی فرد متشخصی شناخته نمی‌شد و گفته می‌شود که همسر دیوی با او برخورد خوبی نداشت.

به‌هرحال طولی نکشید که فارادی از داوی پیش افتاد.

فارادی با ریاضیات مشکل داشت و هرگز مقدار زیادی از آن را نیاموخت و بنابراین برایش مشکل بود که ازآنچه در آزمایشگاهش، راجع به پدیده عجیب الکترومغناطیس مشاهده می‌کرد، تصویری نظری بسازد، گرچه سرانجام او موفق شد.

فارادی با سارا برنارد (Sarah Barnard) ‏ (۱۸۷۹–۱۸۰۰) در ۲ ژوئن ۱۸۲۱ ازدواج کرد اما فرزندی نداشت.

آن‌ها وقتی در ساندمانیان بودند باهم آشنا شدند.

حامی و مشاور او جان مدجک فولر بود که کرسی استادی فولرین شیمی را در مؤسسه رویال ایجاد کرد.

فارادی اولین و معروف‌ترین فرد دارنده این مقام بود که تا آخر عمرش برای این مقام انتخاب شد.

او در منزلش در همپتون کورت در ۲۵ اوت ۱۸۶۷ میلادی درگذشت.

فتوحات علمی مایکل فارادی

الکتریسیته و مغناطیس

بزرگ‌ترین اختراع مایکل فارادی با الکتریسیته و مغناطیس بود.

اولین آزمایشی که ثبت کرد ساختن پیل ولتایی با استفاده از هفت halfpenny (سکه‌ای برنز که در United Kingdom استفاده می‌شود) که با هفت ورقه از فلز روی و شش قطعه از کاغذ که با آب‌نمک مرطوب شده بود، در کنار هم قرار می‌گرفتند با این وسیله او نمک فرنگی اصل (سولفات منیزی یا sulphate of magnesia) را تجزیه کرد. (اولین نامه به Abbott در ۱۲ ژوئیه ۱۸۱۲)

در سال ۱۸۲۱م، کمی بعدازاینکه شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی، هانس کریستین اورستد، الکترومغناطیس را کشف کرد، همفری دیوی و دانشمند بریتانیایی ویلیام هید ولاستون William Hyde Wollaston سعی کردند تا یک موتور الکتریکی را طراحی کنند، اما نتوانستند.

مایکل فارادی پس از صحبت با این دو نفر، تصمیم به ساخت دو وسیله برای تولید آنچه او گردش الکترومغناطیسی (یک حرکت چرخشی پیوسته ناشی از نیروی مغناطیسی اطراف یک سیم) می‌نامید، گرفت.

اگر یک سیم غوطه‌ور در یک حمام جیوه با یک آهنربا که در وسط آن قرار داده‌شده، با الکتریسیته تولیدشده توسط یک باتری شیمیایی شارژمی‌شد، در اطراف آهنربا می‌چرخید.
وسیله اخیر یک موتور هم قطبی (homopolar motor) نامیده می‌شود.

این اکتشافات و آزمایشات پایه فناوریالکترومغناطیس نوین را بنا نهاد.
فارادی نتایج تحقیقات خود را منتشر کرد بدون این‌که از والستون و داوی (Wollaston و Davy) در ابتدای کتاب قدردانی کند و این امر ستیزه‌ای را به وجود آورد که باعث شد که فارادی برای چند سال از تحقیقات الکترومغناطیس کناره‌گیری کند.

سال ۱۸۳۱ او سری بزرگ آزمایش‌هایش را که در آن به کشف القای الکترومغناطیسی نائل شد، آغاز کرد.

او فهمید که اگر یک آهنربا را از وسط یک حلقه سیمی عبور دهد، یک جریان الکتریکی در سیم ایجاد می‌شود. 

جوزف هانری نیز چند سال بعد به‌طور مشابهی خود القایی را کشف کرد و هردوی این‌ها بعد از کار فرانسبسکو زانتدچی (Francesco Zantedeschi) در سال ۱۸۲۹ و ۱۸۳۰ در ایتالیا بود.

دلایل او نشان داد که جریان الکتریکی، مغناطیس را ایجاد کرده است.
سپس فارادی از این اصول برای ساخت دینامو، شکل قدیمی ژنراتورهای توان پیشرفته الکتریکی، استفاده کرد.

مایکل فارادی بیان داشت که نیروهای الکترومغناطیسی در فضای خالی اطراف هادی وجود دارد، اما او کارش را بر روی این پروژه تکمیل نکرد.

تجسم آزمایشی فارادی از خطوط شار نشأت گرفته از بدنه بارها، برای بار اول به‌صورت ریاضی توسط قانون القای فارادی (که بعداً جزو معادلات ماکسول شد) مدل شد که در تعمیم کلی تکمیل‌شده و به‌عنوان تئوری میدان شناخته‌شده است.

فارادی به‌صورت تفننی به شیمی نیز پرداخت و مواد شیمیایی نظیر بنزن را کشف و سیستم اعداداکسیداسیون و میعان گازها را ابداع کرد.

او همچنین قانون الکترولیز را کشف کرده و الفاظی نظیر آند، کاتد، الکترود و یون را عمومی ساخت.

دیامغناطیس

در سال ۱۸۴۵ او آنچه را که اکنون اثر فارادی می‌نامیم و پدیده‌ای را که او دیامغناطیسم نامید، کشف کرد.

سطح پلاریزاسیون نوری که به‌صورت خطی قطبی شده و از میان یک محیط مادی منتشرشده را می‌توان توسط بکار گیری یک میدان مغناطیسی خارجی که در جهت انتشار تنظیم‌شده، چرخاند.

او در دفترچه‌اش نوشت که من درنهایت در توصیف یک منحنی مغناطیسی یا خطوط نیرو و در مغناطیس کردن یک شعاع از نور موفق شدم.
این نشان داد که نیروی مغناطیسی و نور به هم مرتبط هستند.

قفس فارادی

در کار روی الکتریسیته ساکن، فارادی نشان داد که بار تنها بر روی سطح خارجی یک هادی باردار قرار می‌گیرد و بار روی سطح خارجی هیچ اثری روی چیزی که داخل هادی قرار دارد، نمی‌گذارد.
این اثر حفاظتی در آنچه ما به‌عنوان قفس فارادی می‌شناسیم بکار رفته است.

استخدام دولتی

او یک سری سخنرانی موفق راجع به شیمی و فیزیک شعله‌ها در مؤسسه رویال ارائه داد که به نام تاریخ طبیعی شمع بود.
این سخنرانی‌ها، مبدأ سخنرانیهای کریسمس (Christmas lectures) برای جوانان بود که هنوز هم همه‌ساله در آن مکان ارائه می‌شود.

فارادی در طراحی آزمایشات معروف بود، اما فاقد تعلیم خوب ریاضیات بود.

او آن‌قدر کم‌توقع و سخاوتمند شناخته می‌شد که مقام ریاست انجمن رویال (مقام پیشین داوی) را منحل کرد.

 واحد خازن، فاراد به نام او نام‌گذاری شده است و تصویر او روی اسکناس ۲۰ پوندی انگلیس چاپ شد.

دکمه بازگشت به بالا
بستن