Faraday ja elektromagnetism

Faraday ja elektromagnetism1791. aastal avastas itaalia anatoom Luigi Galvani (1737-98) kogemata, et tükeldatud konna lihased tõmbuvad kokku, kui neid samal ajal messingist ja rauast sondidega puudutada. Itaalia füüsik Alessandro Volta (1745-1827) omistas selle efekti kahe erineva metalli kokkupuutele.

1800. aastal teatas Volta kirjas Royal Society presidendile Joseph Banksile (1743–1820) alalisvoolu tootva seadme loomisest. See oli nö "Voltailine poolus", mis koosneb vahelduvatest tsingi- ja vaskketastest, mis on eraldatud soolases vees leotatud papist jaoturitega.

Teadlased mõistsid kohe selle leiutise tähtsust. Peagi töötas inglane Humphrey Davy (1778-1829) välja võimsama "samba" nimega galvaaniline aku, mis võimaldas tal esimest korda eraldada mitmeid keemilisi elemente: naatriumi, kaaliumi, magneesiumi, kaltsiumi, strontsiumi ja baariumi. 1813. aastal võttis Davy kuninglikus institutsioonis assistendiks noormehe nimega Michael Faraday.

Faraday, vaese sepa poeg, sündis 22. septembril 1791 Newingtonis, Surreys.Tal õnnestus omandada vaid algharidus ja 14-aastaselt õppis ta ühe Londoni raamatuköitja juures. Köitja elukutse andis noormehele võimaluse lugeda tema käest läbivaid raamatuid. Faradayle avaldas erilist muljet Encyclopedia Britannica artikkel elektri kohta. Aastal 1810 liitus ta linna filosoofilise seltsiga, mis võimaldas tal kuulata loenguid ja teha katseid.

Kui tema praktika 1812. aastal lõppes, jättis Faraday oma köitjakarjääri. Davy, kes oli laboris toimunud plahvatuse tagajärjel ajutiselt pime, tegi temast oma abilise. Aastatel 1813-15 Davy viis ta reisile Prantsusmaale ja Itaaliasse, kus nad kohtusid paljude silmapaistvate teadlastega, sealhulgas Volta ja Ampère'iga.

Elekter ja magnetism

1820. aastal avastas Taani füüsik Hans Oersted (1777-1851), et läbi juhtme voolav elektrivool kaldub kompassi nõela kõrvale. See avastus äratas suurt huvi ja peagi asus Andre Ampere (1775–1836) Pariisis, nähes selle katse demonstratsiooni, mille viis läbi tema kaasmaalane François Arago (1786–1853), looma elektromagnetismi fundamentaalset teooriat.

Ampere leidis, et samas suunas voolu kandvad juhtmed tõmbavad ligi, vastasvooluga juhtmed tõrjuvad ja traadipool, mille kaudu vool voolab (ta nimetab seda solenoidiks), käitub nagu magnet. Samuti tegi ta ettepaneku kasutada voolutugevuse mõõtmiseks lähedalasuva magnetnõela läbipainet – see idee viis peagi galvanomeetri leiutamiseni.

Tol ajal väljendas Faraday ideed, et voolu juhtiva juhi ümber moodustuvad suletud jõujooned. Oktoobris 1821ta loob seadme, mis demonstreerib magneti pöörlemist ümber voolu juhtiva juhtme või juhtme pöörlemist ümber statsionaarse magneti. See oli esimene elektrienergia muundamine mehaaniliseks energiaks.

Praegune põlvkond
Keemiauuringuid katkestamata sai Faraday välja, kuidas saab magnetvälja abil elektrivoolu luua. Ta tegi selle avastuse augustis 1831 peaaegu juhuslikult.

Püüdes avastada magnetvälja ja elektrivoolu vahelist seost, keris ta kaks mähist ümber raudvarda, seejärel ühendas ühe neist akuga, et tekitada magnetväli, ja sulges teise läbi galvanomeetri. Samal ajal kui vool sisse voolas esimene mähis, midagi ei juhtunud, kuid Faraday märkas, et galvanomeetri nõel tõmbles hetkel, kui vool esimeses mähises tekkis või kadus. Ta järeldas, et vool põhjustab magnetvälja muutuse.

1824. aastal märkas Arago, et vaskketta pöörlemine pani kõrvale selle kohal asuva kompassinõela. Selle mõju põhjus ei olnud teada. Faraday uskus, et ketta pöörlemine magnetväljas põhjustab selles elektrivoolu, mis omakorda tekitas nõela kõrvale kalduva magnetvälja.

1831. aasta oktoobris konstrueeris ta sarnase seadme, milles hobuserauamagneti pooluste vahel pöörles vaskketas.

Ketta keskosa ja serv ühendati galvanomeetriga, mis näitas alalisvoolu voolu. Kolm kuud pärast seda avastust leiutas Faraday trafo ja elektrigeneraatori, mille disain pole tänaseni radikaalselt muutunud.

Elektrolüüsi seadused

Faraday suutis oma teadmisi elektrist rakendada keemias, sõnastades elektrolüüsi põhiseadused.Ta võttis teaduslikku kasutusse mõisted "anood", "katood", "katioon", "elektrood" ja "elektrolüüt". Pärast elektrostaatiliste lahenduste uurimist näitas ta, et need kujutavad endast lühiajalist elektrivoolu.

1839. aastal Faraday tervis halvenes ja ta lõpetas uurimistöö, kuid 1845. aastal alustas ta sellega uuesti, olles huvitatud magnetvälja mõjust polariseeritud valgusele. Ta avastas, et polarisatsioonitasandi pööramiseks saab kasutada võimsat elektromagnetit. See pani ta looma elektromagnetilise valguse teooria, mille hiljem matemaatilisel kujul sõnastas James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday lõpetas töötamise kuninglikus institutsioonis 1862. aastal, misjärel elas ta eraldatult Hampton Courti palees kuninganna Victoria poolt talle eraldatud tubades, kus ta 25. augustil 1867 suri.

Soovitame lugeda:

Miks on elektrivool ohtlik?