פאראדיי ואלקטרומגנטיות

בשנת 1791, האנטומיסט האיטלקי לואיג'י גלווני (1737-98) גילה בטעות ששרירי צפרדע מנותחת מתכווצים אם נוגעים בהם בו-זמנית עם בדיקות פליז וברזל. הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה (1745-1827) ייחס השפעה זו למגע של שתי מתכות שונות.

בשנת 1800, במכתב לנשיא החברה המלכותית, ג'וזף בנקס (1743-1820), הכריז וולטה על יצירת מכשיר המסוגל להפיק זרם חשמלי ישר. זה היה מה שנקרא "עמוד וולטאי" המורכב מדיסקיות אבץ ונחושת מתחלפות המופרדות על ידי חוצצים מקרטון ספוגים במי מלח.

מדענים הבינו מיד את חשיבות ההמצאה הזו. עד מהרה פיתח האמפרי דייווי האנגלי (1778-1829) "עמוד" חזק יותר שנקרא סוללה גלוונית, שאפשרה לו לבודד לראשונה מספר יסודות כימיים: נתרן, אשלגן, מגנזיום, סידן, סטרונציום ובריום. בשנת 1813, דייווי קיבל בחור צעיר בשם מייקל פאראדיי כעוזר במוסד המלכותי.

פאראדיי, בנו של נפח עני, נולד ב-22 בספטמבר 1791 בניוינגטון, סארי.הוא הצליח לקבל השכלה יסודית בלבד ובגיל 14 התלמד אצל אחד מכורך הספרים הלונדוני. מקצועו של כורך ספרים נתן לצעיר את האפשרות לקרוא ספרים העוברים דרך ידיו. פאראדיי התרשם במיוחד מהמאמר על חשמל באנציקלופדיה בריטניקה. ב-1810 הצטרף לחברה הפילוסופית של העיר, שאפשרה לו להאזין להרצאות ולערוך ניסויים.

כשהתלמדותו הסתיימה ב-1812, פאראדיי נטש את הקריירה שלו ככורך ספרים. דייוי, שהיה עיוור זמנית כתוצאה מפיצוץ במעבדה, הפך אותו לעוזרו. בשנים 1813-15 דייווי לקח אותו לטיול בצרפת ובאיטליה, שם פגשו מדענים בולטים רבים, כולל וולטה ואמפרה.

חשמל ומגנטיות

בשנת 1820 גילה הפיזיקאי הדני הנס אורסטד (1777-1851) שזרם חשמלי שזורם דרך חוט הסיט מחט מצפן. תגלית זו עוררה עניין רב, ובמהרה בפריז החל אנדרה אמפר (1775-1836), כשראה הדגמה של ניסוי זה שערך בן ארצו פרנסואה אראגו (1786-1853), ליצור תיאוריה בסיסית של אלקטרומגנטיות.

אמפר גילה כי חוטים הנושאים זרמים באותו כיוון מושכים, חוטים הנושאים זרמים מנוגדים דוחים, וסליל תיל שדרכו זורם זרם (הוא קורא לזה סולנואיד) מתנהג כמו מגנט. הוא גם הציע להשתמש בהסטה של ​​מחט מגנטית סמוכה כדי למדוד את גודל הזרם - רעיון שהוביל במהרה להמצאת הגלוונומטר.

באותה תקופה, פאראדיי הביע את הרעיון שקווי כוח סגורים נוצרים סביב מוליך נושא זרם. באוקטובר 1821הוא יוצר מכשיר שמדגים סיבוב של מגנט סביב חוט נושא זרם או חוט סביב מגנט נייח. זו הייתה ההמרה הראשונה של אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.

דור נוכחי
מבלי להפסיק את המחקר הכימי, פאראדיי גילה כיצד ניתן ליצור זרם חשמלי באמצעות שדה מגנטי. הוא גילה את התגלית הזו באוגוסט 1831 כמעט במקרה.

בניסיון לגלות את הקשר בין שדה מגנטי לזרם חשמלי, הוא כרך שני סלילים סביב מוט ברזל, ואז חיבר אחד מהם לסוללה כדי ליצור שדה מגנטי וסגר את השני באמצעות גלוונומטר. בזמן שהזרם זורם פנימה בסליל הראשון, שום דבר לא קרה, אבל פאראדיי שם לב שהמחט של הגלוונומטר התעוותה ברגע שהזרם הופיע או נעלם בסליל הראשון. הוא הגיע למסקנה שהזרם גורם לשינוי בשדה המגנטי.

בשנת 1824, אראגו הבחין שסיבוב דיסקת הנחושת הסיט את מחט המצפן הממוקמת מעליה. הסיבה להשפעה זו לא הייתה ידועה. פאראדיי האמין שסיבוב הדיסק בשדה מגנטי גרם להיווצרות בו זרם חשמלי, שבתורו יצר שדה מגנטי שהסיט את המחט.

באוקטובר 1831, הוא בנה מכשיר דומה שבו דיסק נחושת מסתובב בין הקטבים של מגנט פרסה.

מרכז וקצה הדיסק חוברו לגלוונומטר שהצביע על זרימת זרם ישר. שלושה חודשים לאחר הגילוי הזה, פאראדיי המציא שנאי וגנרטור חשמלי, שעיצובם לא השתנה באופן קיצוני עד היום.

חוקי האלקטרוליזה

פאראדיי הצליח ליישם את הידע שלו בחשמל לכימיה על ידי ניסוח חוקי האלקטרוליזה הבסיסיים.הוא הכניס את המונחים "אנודה", "קתודה", "קטיון", "אלקטרודה" ו"אלקטרוליט" לשימוש מדעי. לאחר חקר פריקות אלקטרוסטטיות, הוא הראה שהן מייצגות זרם חשמלי קצר מועד.

ב-1839, מצבו הבריאותי של פאראדיי התדרדר והוא הפסיק את עבודת המחקר, אך ב-1845 הוא חידש אותה, והתעניין בהשפעה של שדה מגנטי על אור מקוטב. הוא גילה שאפשר להשתמש באלקטרומגנט רב עוצמה כדי לסובב את מישור הקיטוב. זה הוביל אותו ליצור את התיאוריה האלקטרומגנטית של האור, שנוסחה מאוחר יותר בצורה מתמטית על ידי ג'יימס קלרק מקסוול (1831-79).

פאראדיי הפסיק לעבוד במוסד המלכותי ב-1862, ולאחר מכן חי בבידוד בחדרים שהעניקה לו המלכה ויקטוריה בארמון המפטון קורט, שם מת ב-25 באוגוסט 1867.