فاراداي والكهرومغناطيسية

في عام 1791 ، اكتشف عالم التشريح الإيطالي لويجي جالفاني (1737-98) بالصدفة أن عضلات ضفدع تم تشريحه تنقبض إذا تم لمسها في نفس الوقت بمسبارات من النحاس الأصفر والحديد. أرجع الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (1745-1827) هذا التأثير إلى ملامسة معدنين مختلفين.

في عام 1800 ، في رسالة إلى رئيس الجمعية الملكية ، جوزيف بانكس (1743-1820) ، أعلن فولتا عن إنشاء جهاز قادر على إنتاج تيار كهربائي مباشر. كان هذا ما يسمى ب "قطب فولتية" يتكون من أقراص الزنك والنحاس بالتناوب مفصولة بفواصل من الورق المقوى منقوعة في الماء المالح.

أدرك العلماء على الفور أهمية هذا الاختراع. سرعان ما طور الإنجليزي همفري ديفي (1778-1829) "دعامة" أقوى تسمى البطارية الجلفانية ، والتي سمحت له بعزل عدد من العناصر الكيميائية لأول مرة: الصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم والسترونتيوم والباريوم. في عام 1813 ، قبل ديفي شابًا يدعى مايكل فاراداي كمساعد في المعهد الملكي.

فاراداي ، ابن حداد فقير ، ولد في 22 سبتمبر 1791 في نيوينجتون ، ساري.تمكن من الحصول على تعليم ابتدائي فقط وفي سن الرابعة عشرة تم تدريبه في أحد مجلدي الكتب في لندن. مهنة تجليد الكتب أعطت الشاب الفرصة لقراءة الكتب التي تمر بين يديه. أعجب فاراداي بشكل خاص بالمقال عن الكهرباء في موسوعة بريتانيكا. في عام 1810 انضم إلى المجتمع الفلسفي بالمدينة ، مما سمح له بالاستماع إلى المحاضرات وإجراء التجارب.

عندما انتهى تدريبه المهني في عام 1812 ، تخلى فاراداي عن حياته المهنية في مجال تجليد الكتب. ديفي ، الذي كان أعمى مؤقتًا نتيجة انفجار في المختبر ، جعله مساعدًا له. في 1813-15 اصطحبه ديفي في رحلة إلى فرنسا وإيطاليا ، حيث التقيا بالعديد من العلماء البارزين ، بما في ذلك فولتا وأمبير.

الكهرباء والمغناطيسية

في عام 1820 ، اكتشف الفيزيائي الدنماركي هانز أورستد (1777-1851) أن تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر سلك ينحرف عن إبرة البوصلة. أثار هذا الاكتشاف اهتمامًا كبيرًا ، وسرعان ما شاهد أندريه أمبير (1775-1836) في باريس عرضًا لهذه التجربة التي أجراها مواطنه فرانسوا أراغو (1786-1853) ، والذي بدأ في إنشاء نظرية أساسية للكهرومغناطيسية.

وجد Ampere أن الأسلاك التي تحمل التيارات في نفس الاتجاه تجذب ، والأسلاك التي تحمل التيارات المعاكسة تتنافر ، وملفًا من الأسلاك يتدفق من خلاله التيار (يسميه الملف اللولبي) يتصرف مثل المغناطيس. كما اقترح أيضًا استخدام انحراف إبرة مغناطيسية قريبة لقياس حجم التيار - وهي الفكرة التي سرعان ما أدت إلى اختراع الجلفانومتر.

في ذلك الوقت ، أعرب فاراداي عن فكرة أن خطوط القوة المغلقة تتشكل حول الموصل الحامل للتيار. في أكتوبر 1821يقوم بإنشاء جهاز يوضح دوران المغناطيس حول سلك يحمل تيارًا أو سلكًا حول مغناطيس ثابت. كان هذا أول تحويل للطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

الجيل الحالي
اكتشف فاراداي ، دون إيقاف البحث الكيميائي ، كيف يمكن إنشاء تيار كهربائي باستخدام مجال مغناطيسي. قام بهذا الاكتشاف في أغسطس 1831 عن طريق الصدفة تقريبًا.

في محاولة لاكتشاف العلاقة بين المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي ، قام بلف ملفين حول قضيب حديدي ، ثم قام بتوصيل أحدهما بالبطارية لإنشاء مجال مغناطيسي ، وأغلق الآخر من خلال مقياس الجلفانومتر. أثناء تدفق التيار إلى الداخل الملف الأول ، لم يحدث شيء ، لكن فاراداي لاحظ أن إبرة الجلفانومتر ارتدت في اللحظة التي ظهر فيها التيار أو اختفى في الملف الأول. وخلص إلى أن التيار يسبب تغييرا في المجال المغناطيسي.

في عام 1824 ، لاحظ أراغو أن دوران القرص النحاسي ينحرف عن إبرة البوصلة الموجودة فوقه. لم يكن سبب هذا التأثير معروفًا. يعتقد فاراداي أن دوران القرص في مجال مغناطيسي يتسبب في توليد تيار كهربائي فيه ، مما أدى بدوره إلى إنشاء مجال مغناطيسي ينحرف عن الإبرة.

في أكتوبر 1831 ، صنع جهازًا مشابهًا يدور فيه قرص نحاسي بين قطبي مغناطيس حدوة حصان.

تم توصيل مركز وحافة القرص بجلفانومتر يشير إلى تدفق التيار المباشر. بعد ثلاثة أشهر من هذا الاكتشاف ، اخترع فاراداي محولًا ومولدًا كهربائيًا ، ولم يتغير تصميمهما بشكل جذري حتى يومنا هذا.

قوانين التحليل الكهربائي

كان فاراداي قادرًا على تطبيق معرفته بالكهرباء على الكيمياء من خلال صياغة القوانين الأساسية للتحليل الكهربائي.أدخل مصطلحات "الأنود" و "الكاثود" و "الكاتيون" و "القطب" و "الإلكتروليت" في الاستخدام العلمي. بعد دراسة التفريغ الكهروستاتيكي ، أظهر أنها تمثل تيارًا كهربائيًا قصير العمر.

في عام 1839 ، تدهورت صحة فاراداي وتوقف عن العمل البحثي ، ولكن في عام 1845 استأنف ذلك ، حيث كان مهتمًا بتأثير المجال المغناطيسي على الضوء المستقطب. اكتشف أنه يمكن استخدام مغناطيس كهربائي قوي لتدوير مستوى الاستقطاب. قاده ذلك إلى إنشاء النظرية الكهرومغناطيسية للضوء ، والتي تمت صياغتها لاحقًا في شكل رياضي بواسطة جيمس كليرك ماكسويل (1831-1879).

توقف فاراداي عن العمل في المؤسسة الملكية في عام 1862 ، وبعد ذلك عاش في عزلة في الغرف التي منحتها له الملكة فيكتوريا في قصر هامبتون كورت ، حيث توفي في 25 أغسطس 1867.