Michael Faraday

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Michael Faraday
Faraday-Millikan-Gale-1913.jpg
Életrajzi adatok
Született 1791. szeptember 22.
Newington Butts
Elhunyt 1867. augusztus 25. (76 évesen)
Hampton Court
Ismeretes mint az egyik legnagyobb kísérletező
Nemzetiség brit
Pályafutása
Szakmai kitüntetések
Copley-érem (1832 & 1838)
Royal-érem (1835 & 1846)
Rumford-érem (1846)

Hatással volt Humphry Davy
William Thomas Brande

Michael Faraday signature.svg
Michael Faraday aláírása

Michael Faraday, a Királyi társaság tagja (FRS) (Newington Butts, 1791. szeptember 22.Hampton Court, 1867. augusztus 25.) angol fizikus és kémikus, az elektrotechnika nagy alakja, aki magát természetfilozófusnak tartotta, jelentősen hozzájárult az elektromágnesesség és elektrokémia területeinek fejlődéséhez.

Ő találta fel a később Bunsen-égő néven ismertté vált hőforrás első változatát.

Michael Faraday-t a történelem egyik legnagyszerűbb tudósának tartják. Néhány tudománytörténész úgy emlegeti őt, mint a természettudomány-történet legnagyobb kísérletezőjét. Ez nagyban köszönhető az elektromosság területén kifejtett erőfeszítéseinek, mely lehetővé tette, hogy a technológia képessé vált az elektromosság felhasználásra.

A kapacitás SI egysége, a farad, róla kapta a nevét, valamint a Faraday-állandó, ami egy mol elektron töltését jelenti (kb. 96 485 coulomb).

Faraday induktivitás-törvénye úgy szól, hogy amikor egy mágneses mező időben változik, elektromos mezőt gerjeszt.

Faraday a Fullerian Professor of Chemistry címet viselte a Royal Institution of Great Britain-ben.

Fiatalkora[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A London melletti Newington Butts-ban született (a mai Elephant and Castle környékén), a kovácsmester kisebbik fiaként. Apja mesterségét gyenge fizikuma miatt nem folytathatta. 1805-ben, tizenhárom éves korában beállt rokonukhoz, George Riebau könyvkötőmesterhez inasnak. Itt a munka mellett sokat tanulhatott a kötésre váró könyvekből, mert az Angol Királyi Tudományos Társaság volt a műhely fő megrendelője.

A legenda szerint a Társaság akkori elnöke Sir Humphry Davy, azért figyelt rá fel, mert az ifjú Faraday egy elkészült könyvben felejtette jegyzeteit.

Tudományos munkái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kezdetben gázok cseppfolyósításával kísérletezett. 1825-ben felfedezte a benzolt. Tíz év kutatómunka után 1831-ben határozta meg az elektromágneses indukció törvényeit. (Ez a dinamók, generátorok és transzformátorok működésének alapja.) 1832-ben elektrolízissel foglalkozott; megalkotta az „elektrokémiai egyenértéksúly” kifejezést és meghatározta értékét. Ő vezette be az anód, katód, elektród és ion kifejezések használatát. 1845-ben a fény és a mágneses tér kölcsönhatásait vizsgálva felfedezte a Faraday-effektust.

Davy asszisztenseként[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

20 éves korában a kiemelkedő angol (Cornish-i) kémikus és filozófus Sir Humphry Davy előadásait hallgatta, aki a Királyi Társaság elnöke volt, valamint John Tatum előadásait, aki a Város Filozófiai Társaság alapítója volt. Miután Faraday elküldött Davy-nek néhányat az előadásain készített jegyzeteiből, Davy azt mondta, hogy nem feledkezik meg Faraday-ről, de azt javasolta, maradjon jelenlegi könyvkötő állásánál. Miután Davy látása nitrogén-trikloridos balesete miatt megsérült, titkáraként alkalmazta Faraday-t. Amikor a Királyi Társaság tagját, John Payne-t kirúgták, Davy felajánlott Faraday-nek egy laboratóriumi asszisztensi állást. Faraday gondolkodás nélkül otthagyta könyvkötői állását, munkaadója, Henry de la Roche indulatossága miatt.

Amikor Davy hosszú körútra indult a kontinensen 1813-15 között, az inasa nem tartott vele. Faraday mint Davy tudományos asszisztense részt vett Davy partiján, és – nem lévén nemes – megkérték, hogy lássa el az inasi teendőket, amíg nem találnak valakit Párizsban. Davy-nek nem sikerült helyettest találnia, és Faraday rákényszerült, hogy az utazás alatt olyan jól lássa el az inasi szerepet, ahogyan azt asszisztensként tette. Davy felesége, Jane Apreece, nem kezelte Faraday-t egyenrangú félként (kint kellett utaznia a fedélzeten, a szolgákkal ennie stb.), minek következtében Faraday azt fontolgatta, hogy egyedül tér vissza Angliába, és felhagy a tudománnyal.

Tudományos pályája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Faraday a laboratóriumában (akvarell)

Legkiemelkedőbbet az elektromosság területén alkotott. 1821-ben, nem sokkal azután, hogy a dán fizikus és kémikus, Hans Christian Ørsted felfedezte az elektromágnesség jelenségét, Davy és a brit tudós, William Hyde Wollaston megpróbálkozott egy elektromotor tervezésével, de sikertelenül. Faraday a két férfival megvitatva a problémát folytatta két találmányának fejlesztését, melyet elektromágneses perdületnek hívott: ez folyamatos körmozgást végzett egy drót körül, ami a cirkuláris mágneses erőből eredt. Egy mágnessel meghosszabbított drótot egy higanymedencébe téve a drót képes volt a mágnes körül forogni, ha egy kémiai elemből származó árammal látták el. Ez a találmány egypólusú motor néven vált ismertté. Ezek a kísérletek és találmányok képezik a mai elektromágneses technológia alapját. Faraday meggondolatlanul anélkül tette közzé az elért eredményeket, hogy lerótta volna Wollaston és Davy felé fennálló tartozását, és a köztük keletkező vita azt eredményezte, hogy Faraday néhány évre lemondott az elektromágneses kutatásról.

Ebben a helyzetben egyértelmű, hogy Davy megpróbálhatta lassítani Faraday tudóssá emelkedésének folyamatát (vagy természetfilozófussá válását, ahogy később ismertté vált). 1825-ben például Davy az optikai lencsével folytatott kísérletek felé terelte őt, amivel 6 évet foglalatoskodott igazi eredményesség, siker nélkül. Még nem következett be Davy halála, amikor 1829-ben Faraday felhagyott ezzel az eredménytelen tevékenységgel és olyan törekvések felé fordult, melyek jövedelmezőbbek voltak.

Két évvel később, 1831-ben, azon nagyszerű kísérletsorozatába kezdett, melynek során felfedezte az elektromágneses indukció jelenségét, noha ezt a felfedezést már Francesco Zantedeschi tevékenysége előre jelezhette. Azt a felfedezést tette, hogy ha egy mágnest átvezet egy dróthurkon, akkor elektromos áram keletkezik a drótban. Ha a hurkot egy rögzített mágnes fölött vezeti el, a hatás akkor is ugyanaz.

A The Chemical History of a Candle címlapja (1861)

Kimutatásai megalapozták azt a tényt, miszerint egy változó mágneses tér elektromos mezőt hoz létre. Ezt az összefüggést matematikailag Faraday törvénye modellezte, mely később beépült a négy Maxwell-egyenletbe. Faraday aztán ezt az elvet arra használta, hogy megalkossa az elektromos dinamót, a modern generátor elődjét.

Faraday feltételezte, hogy az elektromágneses erő kiterjed a vezető körüli üres térbe is, de ezt a munkáját soha nem fejezte be. Faraday koncepciója az áramvonalakról az elektromosan töltött testek és mágnesek viselkedéséből indult ki, melyek segítségével láthatóvá válnak az elektromos és mágneses terek. Ez az elméleti modell, mely a gépiesítést és ipart uralta a 19. század hátralévő részében, döntő szerepet játszott az elektromechanikai találmányok sikeres fejlődésében.

Faraday sokat foglalkozott a kémia területével, olyan kémiai anyagokat fedezett fel, mint a benzol, feltalálta az oxidációs számok rendszerét, és a cseppfolyós gázok közül a klórt. Ő készítette el az első klatrátot. Faraday volt az, aki az elektrolízis törvényét tanulmányozta és olyan fogalmakat terjesztett el, mint anód, katód, elektróda, és ion, melyeket nagyrészt William Whewell alkotott. Ezen elért eredményei miatt sok modern kémikus az egyik valaha élt legnagyszerűbb kísérletező tudósként tekint Faraday-re. Kísérletező kiválósága ellenére matematikai képessége nem terjedt tovább a trigonometriánál és a legegyszerűbb algebránál.

1845-ben felfedezte a ma Faraday-effektusként ismert jelenséget és a diamágnesességet.

Az egy anyagi közegben egyenes irányban átvezetett sarkított fény polarizációjának sík felületét megforgathatja egy olyan külső mágneses mező alkalmazása, mely a terjedés irányába van állítva. A jegyzeteiben a következő szerepel, „Végül sikerült megvilágítanom a mágneses ívet vagy az erővonalat, és magnetizálnom a fénysugarat”. Ez azt mutatja meg, hogy a mágneses erő és a fény kapcsolatban állnak egymással.[1][2]

A statikus elektromosságban folytatott munkája során Faraday szemléltette, hogy az elektromos töltések csak az elektromosan töltött vezető külső felületén vannak jelen és a külső töltés semmilyen hatással sincs a vezető belsejére. Ez azért van, mert az azonos töltések taszítják egymást. Ezt a védekező effektust Faraday-kalitka néven ismerik.

Öregkora[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Több mint fél évszázaddal azután, hogy a tizenéves Faraday először járt a Királyi Intézetben, még ellátogatott oda és órákat töltött azzal, hogy az eget kémlelte az ablakából.

Következő szombaton (22-én) betöltöm 70-edik évemet. Alig tudok magamra idős emberként gondolni.” – Faraday

Érdekességek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy gyertya kémiai története címmel sikeres előadássorozatot tartott kémia és fizika témakörökben a Királyi Intézetben; ezzel kezdődött a fiataloknak szóló karácsonyi előadások sorozata, amit a mai napig minden évben megtartanak ott, és Faraday nevét viseli.

Faraday zseniális kísérleteiről volt híres, annak ellenére, hogy nem részesült színvonalas matematikai oktatásban, habár a James Clerk Maxwell-lel létesített kapcsolata segítette e tekintetben, mivel Maxwell Faraday kísérleteit át tudta alakítani a matematika nyelvére. Jóképű és szerény emberként tekintettek rá, aki elutasította lovaggá ütését és a Királyi Társaság elnökségét, melyet korábban Davy is betöltött.

1991 és 2001 között az ő képét nyomtatták a brit 20 fontos bankjegyre.[3]

Szponzora és mentora John 'Mad Jack' Fuller volt, aki létrehozta a Fullerian Professorship of Chemistry címet a Királyi Intézetben. Faraday volt az első és egyben a leghíresebb is azok közül, akik ezt a pozíciót viselik, és ezt egész életében viselhette.

Faraday hívő keresztény volt, a kicsiny Sandemanian felekezet tagja, a Skót Egyházon belül. Két cikluson keresztül volt presbiter a felekezet templomában.

1821-ben Faraday feleségül vette Sarah Barnard-ot, de gyermekük nem született. A Sandemanian-i gyülekezetben ismerkedtek meg.

Hampton Court-i házában hunyt el 1867. augusztus 25-én.

Faraday-törvények[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

1. Az I erősségű áram által t idő alatt kiválasztott anyagmennyiség:  m=kIt=kQ
ahol m a tömeg; k az elektrokémiai egyenérték; Q a töltés
2. Azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki:  k_1 : k_2 = \frac{A_1}{z_1} = \frac{A_2}{z_2}
(A-relatív atomtömeg; z-oxidációsszám-változás, vegyérték)
3. Az indukciós törvény egymenetű hurok esetén: U_{e} = -\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t} ,
ahol  {\mathrm\Phi}=\int\limits_{A}\underline{B}\quad\underline{\mathrm{d}A}
  • Bármely egyszeresen pozitív töltésű ion egy mól mennyiségének a kiválasztásához szükséges töltés, a Faraday-féle állandó:  F=(9,648455 \pm 27*10^-6 )*10^4 \frac {C}{mol^\cdot} \approx 96500 \frac {C}{mol^\cdot}

Emlékezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Zeeman, Pieter (1897.). „The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance”. Nature 55 (1424), 347. o. DOI:10.1038/055347a0.  
  2. Pieter Zeeman, Nobel Lecture. (Hozzáférés: 2008. május 29.)
  3. Bank of England, Withdrawn Notes

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Michael Faraday témájú médiaállományokat.