Faraday in elektromagnetizem

Leta 1791 je italijanski anatom Luigi Galvani (1737-98) po naključju odkril, da se mišice razrezane žabe skrčijo, če se jih hkrati dotaknejo z medeninastimi in železnimi sondami. Italijanski fizik Alessandro Volta (1745-1827) je ta učinek pripisal stiku dveh različnih kovin.

Leta 1800 je Volta v pismu predsedniku Kraljeve družbe Josephu Banksu (1743-1820) napovedal izdelavo naprave, ki lahko proizvaja enosmerni električni tok. To je bil t.i "Voltaični drog", sestavljen iz izmeničnih cinkovih in bakrenih diskov, ločenih s kartonskimi pregradami, namočenimi v slani vodi.

Znanstveniki so takoj spoznali pomen tega izuma. Kmalu je Anglež Humphrey Davy (1778-1829) razvil močnejši "steber", imenovan galvanska baterija, ki mu je omogočila, da je prvič izoliral številne kemične elemente: natrij, kalij, magnezij, kalcij, stroncij in barij. Leta 1813 je Davy sprejel mladeniča po imenu Michael Faraday kot asistenta na Kraljevi ustanovi.

Faraday, sin revnega kovača, se je rodil 22. septembra 1791 v Newingtonu v Surreyu.Uspelo mu je pridobiti le osnovnošolsko izobrazbo in pri 14 letih je bil vajenec pri enem od londonskih knjigovezcev. Poklic knjigovezca je mladeniču omogočil branje knjig, ki so mu šle skozi roke. Faradaya je še posebej navdušil članek o elektriki v Britanski enciklopediji. Leta 1810 se je pridružil mestni filozofski družbi, kar mu je omogočilo poslušanje predavanj in izvajanje poskusov.

Ko se je leta 1812 končalo njegovo vajeništvo, je Faraday opustil kariero knjigovezca. Davy, ki je bil začasno slep zaradi eksplozije v laboratoriju, ga je postavil za svojega pomočnika. V letih 1813-15 Davy ga je peljal na potovanje v Francijo in Italijo, kjer sta srečala številne ugledne znanstvenike, med drugim Volto in Ampèra.

Elektrika in magnetizem

Leta 1820 je danski fizik Hans Oersted (1777-1851) odkril, da električni tok, ki teče skozi žico, odkloni iglo kompasa. To odkritje je vzbudilo veliko zanimanje in kmalu se je Andre Ampere (1775-1836) v Parizu, ko je videl demonstracijo tega poskusa, ki ga je izvedel njegov rojak François Arago (1786-1853), lotil ustvarjanja temeljne teorije elektromagnetizma.

Ampere je ugotovil, da se žice, po katerih tečejo tokovi v isti smeri, privlačijo, žice, po katerih tečejo nasprotni tokovi, se odbijajo, žična tuljava, skozi katero teče tok (imenuje jo solenoid), pa se obnaša kot magnet. Predlagal je tudi uporabo odklona bližnje magnetne igle za merjenje jakosti toka – ideja, ki je kmalu pripeljala do izuma galvanometra.

Takrat je Faraday izrazil idejo, da se okrog prevodnika, po katerem teče tok, oblikujejo zaprte črte sile. Oktobra 1821izdela napravo, ki prikazuje vrtenje magneta okoli žice, po kateri teče tok, ali žice okoli mirujočega magneta. To je bila prva pretvorba električne energije v mehansko.

Trenutna generacija
Ne da bi prenehal s kemičnimi raziskavami, je Faraday ugotovil, kako je mogoče ustvariti električni tok z uporabo magnetnega polja. To odkritje je avgusta 1831 naredil skoraj po naključju.

Ko je poskušal odkriti razmerje med magnetnim poljem in električnim tokom, je okoli železne palice navil dve tuljavi, eno od njiju povezal z baterijo, da je ustvarilo magnetno polje, drugo pa zaprl skozi galvanometer. prvi tuljavi se ni zgodilo nič, vendar je Faraday opazil, da je igla galvanometra trznila v trenutku, ko se je tok pojavil ali izginil v prvi tuljavi. Ugotovil je, da tok povzroči spremembo magnetnega polja.

Leta 1824 je Arago opazil, da vrtenje bakrenega diska odklanja iglo kompasa, ki se nahaja nad njim. Razlog za ta učinek ni bil znan. Faraday je menil, da vrtenje diska v magnetnem polju povzroči, da se v njem ustvari električni tok, ta pa ustvari magnetno polje, ki odkloni iglo.

Oktobra 1831 je skonstruiral podobno napravo, v kateri se je bakren disk vrtel med poloma podkvastega magneta.

Središče in rob diska sta bila povezana z galvanometrom, ki je pokazal pretok enosmernega toka. Tri mesece po tem odkritju je Faraday izumil transformator in električni generator, katerega zasnova se do danes ni korenito spremenila.

Zakoni elektrolize

Faraday je svoje znanje o elektriki lahko uporabil v kemiji z oblikovanjem osnovnih zakonov elektrolize.V znanstveno rabo je uvedel izraze "anoda", "katoda", "kation", "elektroda" in "elektrolit". Po študiju elektrostatičnih razelektritev je pokazal, da predstavljajo kratkotrajni električni tok.

Leta 1839 se je Faradayu poslabšalo zdravstveno stanje in je prekinil raziskovalno delo, leta 1845 pa ga je nadaljeval, saj ga je zanimal vpliv magnetnega polja na polarizirano svetlobo. Odkril je, da bi močan elektromagnet lahko uporabili za vrtenje ravnine polarizacije. To ga je vodilo do oblikovanja elektromagnetne teorije svetlobe, ki jo je kasneje v matematični obliki oblikoval James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday je leta 1862 prenehal delati v kraljevi ustanovi, nato pa je živel v osami v sobah, ki mu jih je podelila kraljica Viktorija v palači Hampton Court, kjer je umrl 25. avgusta 1867.