سيرة شخصية

مايكل فاراداي: بطل علمي حقيقي وراء الكهرومغناطيسية

مايكل فاراداي: بطل علمي حقيقي وراء الكهرومغناطيسية

بدون عمل مايكل فاراداي ، لن يكون لدينا Teslas أو أي شيء ميكانيكي حديث تقريبًا لهذه المسألة. غيّر عمل فاراداي واختراعه في مجال الكهرباء العالم إلى الأبد.

فاراداي هو مخترع التحليل الكهربائي والبالونات والمحركات الكهربائية والمولدات والدينامو وغير ذلك. إذا لم تكن على علم بعمل فاراداي ، فقد تتعرف عليه على الأقل من القفص الذي يحمل اسمه ، قفص فاراداي.

لقد كان عالمًا بريطانيًا مؤثرًا للغاية قام جزئيًا بتحويل الكهرباء إلى شيء يمكن تسخيره للعمل. لقد كان كيميائيًا وفيزيائيًا مشهورًا في عصره ، حيث أنشأ مجموعة كبيرة من الأعمال والتجارب التي أدت في النهاية إلى فهمنا المعاصر للكهرومغناطيسية.

من أجل فهم حجم الفكر والإنجاز الذي كان مايكل فاراداي ، دعونا نلقي نظرة على حياته وعمله.

بالمناسبة ، هل تعلم أن ألبرت أينشتاين احتفظ بالفعل بصور ثلاثة علماء في مكتبه؟ إسحاق نيوتن ، وجيمس كليرك ماكسويل ، ونعم لقد خمنت ذلك ، مايكل فاراداي.

حيث بدأ كل شيء لفاراداي

ولد مايكل فاراداي في 22 سبتمبر 1791 لعائلة فقيرة نسبيًا في قرية نيوينجتون ، ساري. كان من المقرر أن يتم استيعاب نيوينجتون فيما بعد في جنوب لندن. كان والده حدادًا انتقل بالفعل من شمال إنجلترا بحثًا عن عمل في وقت سابق عام 1791.

كانت والدته مواطنة متواضعة تدعم عائلتها عاطفياً طوال فترة نشأتها الصعبة للغاية. كان مايكل واحدًا من أربعة أطفال كانوا يجدون صعوبة أحيانًا في الحصول على ما يكفي من الطعام. غالبًا ما كان والدهم مريضًا وغير قادر على العمل. كان الإمداد الثابت من الطعام بعيدًا عن السهولة بالنسبة لعائلة فاراداي.

في وقت لاحق من حياته ، روى مايكل فاراداي كيف حصل على رغيف واحد من الخبز كان يجب أن يستمر لمدة أسبوع كامل. وتعتقد أنك حصلت عليه بشكل سيء ؟! تنتمي عائلته إلى طائفة مسيحية صغيرة. قدمت هذه الطائفة دعمًا روحيًا وعاطفيًا كبيرًا طوال حياته.

عندما كان طفلاً ، استغل فاراداي الفضول للحصول عليه ، ولم يترك طفولته أبدًا بحاجة إلى فهم السبب والرغبة في فهم المزيد عن الطريقة التي تعمل بها الأشياء.قصة تذكر العديد من المهندسين.

ومن المثير للاهتمام أن تعليمه المبكر كان بدائيًا جدًا بالفعل. لم يتلق سوى الأساسيات ، مثل تعلم القراءة والكتابة والتشفير في مدرسة الأحد المحلية. كانت مهنته الأولى عامل ورق يسلم الصحف لتاجر كتب محلي ومجلد كتب. في سن الرابعة عشرة ، بدأ معه تدريبًا مهنيًا ، كان يتابعه لمدة 7 سنوات.

كان فاراداي مختلفًا عن زملائه المتدربين. كان فاراداي يأخذ الوقت الكافي لقراءة بعض الكتب التي كان ملزمًا بها. يروي مايكل أن مقالًا واحدًا عن الكهرباء في الطبعة الثالثة من Encyclopedia Brittanica سيثير خياله بشكل خاص. كما تأثر بشدة بالكتابمحادثات في الكيمياء بواسطة جين مارسيت.

حتى أن السيد فاراداي سيبدأ التجربة في هذا العمر الرقيق. لقد قام بالفعل ببناء كومة فولتية ضعيفة يقوم من خلالها بإجراء تجارب منزلية في الكيمياء الكهربائية.

وهكذا كان فاراداي ، باستخدام تعليمه المتواضع نسبيًا ، يعلم نفسه بنفسه ويصبح أحد أعظم علماء العالم.

عندما كان أكبر سناً ، كان يحضر بانتظام محاضرات السير همفري ديفي ، الكيميائي الذي عزل عددًا من العناصر ، مثل البوتاسيوم والصوديوم.

جلس فاراداي مستغرقًا في الحدث بأكمله وقام بتدوين ملاحظات دقيقة.

كانت هذه كاملة ، في الواقع ، حتى أنه أرسل إلى ديفي وثيقة من 300 صفحة لتكون بمثابة ملاحظات رسمية للمحاضرات. كما أنه أخذ حريته في إرفاق هذا برسالة يطلب فيها العمل.

"لا تسأل ، لا تفهم" نحن نحترم ذلك السيد فاراداي.

تأثر ديفي بشكل واضح لكنه رفض فاراداي الشاب بسرعة وفضلًا لأنه ليس لديه حاليًا مناصب مفتوحة. لم ينس الشاب رغم ذلك. بمجرد أن تم طرد أحد مساعديه بسبب المشاجرة ، سرعان ما عرض على مايكل المنصب.

لقد انتهز الفرصة بالطبع ووجد نفسه في موقع يحسد عليه لمساعدة وتعلم الكيمياء من أحد أعظم الممارسين في ذلك الوقت. غالبًا ما يُقال على سبيل المزاح عن ديفي أن فاراداي كان ، بعد فوات الأوان ، أعظم اكتشاف له على الإطلاق.

عمل فاراداي المبكر في الكيمياء

انضم فاراداي لأول مرة إلى ديفي في المختبر في عام 1812 عن عمر يناهز 21 عامًا. كانت هذه فرصة سانحة تمامًا لفارادي في بداية حياته المهنية حيث كان ديفي أحد أفضل الكيميائيين في عصره.

كان المشروع الأول الذي عمل عليه الثنائي معًا هو تفسير التركيب الجزيئي للمواد الكيميائية المختلفة. علم هذا العمل المبكر فاراداي الكثير عن الأعمال البدائية للكهرباء.

في الوقت الذي انضم فيه مايكل فاراداي إلى فريق ديفي ، كان بصدد قلب التفكير الحالي في كيمياء اليوم. كان أنطوان لوران لافوازييه ، مؤسس الكيمياء الحديثة ، قد أكمل إصلاحاته للمعرفة الكيميائية وأصر على بعض المبادئ الأساسية للكيميائيين في المستقبل.

من بينها ، على الرغم من وجود العديد منها ، كان الأكسجين عنصرًا فريدًا. كما قال إنه كان الداعم الوحيد للاحتراق ، والأهم من ذلك أنه كان أساس جميع الأحماض.

نجح ديفي في عزل الصوديوم والبوتاسيوم ، واكتشافهما في الواقع ، باستخدام تيار قوي من بطارية كلفانية. تم استخدام البطارية لتحلل أكاسيد هذه العناصر وكذلك تحلل حمض الهيدروكلوريك المرياتيك ، وهو أحد أقوى الأحماض المعروفة.

أدت هذه العملية إلى إطلاق الهيدروجين وكذلك بعض الغاز الأخضر الغريب. يبدو أن هذا الغاز الأخضر يدعم الاحتراق وينتج حامضًا عندما يقترن بالماء.

عمل فاراداي مع ديفي حتى عام 1820 ، والذي أصبح بحلول ذلك الوقت فاراداي نفسه أحد أشهر الكيميائيين في العالم في ذلك الوقت.

لقد تعلم ، بشكل فعال ، كل شيء كان يستحق التعلم عن الكيمياء في ذلك الوقت. منحته أعماله تحت قيادة ديفي قدرًا كبيرًا من الخبرة في إجراء التحليلات الكيميائية والتقنيات المعملية. لقد كان الآن مجربًا رئيسيًا لجميع النوايا والأغراض.

قام مايكل أيضًا بتطوير آرائه النظرية الخاصة إلى حد أنها ستوجهه الآن في عمله الخاص. كان يجمع كل ما تعلمه طوال فترة وجوده مع ديفي ويصدم العالم العلمي باكتشافاته الخاصة.

انطلق مايكل فاراداي بمفرده وسرعان ما سيفوز بشهرة مبكرة بين أقرانه. لقد بنى سمعة لا تشوبها شائبة ككيميائي تحليلي ، وغالبًا ما كان يتم استدعاؤه كشاهد خبير في المحاكمات القانونية. كما قام بتكوين قاعدة عملاء ساعد دعمهم المالي في دعم المؤسسة الملكية.

في عام 1820 قام ببعض الاكتشافات الرائعة ، وهو أمر جيد للكيميائيين على أي حال. نجح في إنشاء أول مركبات معروفة من الكلور والكربون سي2CL6 و ج2CL4. أنتجها عن طريق استبدال الكلور والهيدروجين في "غاز الزيت" ، المعروف أيضًا باسم الإيثيلين. كانت هذه أولى تفاعلات الاستبدال التي تم إحداثها وستتحدى فيما بعد النظرية السائدة للتركيب الكيميائي التي اقترحها Jons Jacob Berzelius.

تزوج من امرأة اسمها سارة بارنارد عام 1821 وأقام في المؤسسة الملكية في لندن. كان تركيزه الأساسي هناك هو إجراء تجارب وأبحاث حول المغناطيسية والكهرباء.

كان نهج فاراداي للكهرباء في ذلك الوقت فريدًا بالنسبة لنظرائه. لقد تصور الكهرباء على أنها اهتزاز بدلاً من تدفق ، وهو مفهوم من شأنه أن يساعده في اكتشاف اكتشافات حول الكهرومغناطيسية.

كان اكتشافه الأول في المعهد الملكي هو اكتشاف أجهزة يمكنها إنتاج دوران كهرومغناطيسي أو حركة دائرية من القوى المغناطيسية المحيطة بسلك.

في عام 1825 ، كان مايكل يعمل على إضاءة الغازات ونجح في عزل ووصف شيء سيعرف فيما بعد باسم البنزين. في هذا الوقت تقريبًا ، ساعد أيضًا في وضع أسس علم المعادن وعلم المعادن أثناء إجراء التحقيقات في سبائك الصلب.

عمل أيضًا في مهمة من قبل الجمعية الملكية في لندن لتحسين جودة النظارات والتلسكوبات. نجح في إنتاج معامل انكسار عالٍ جدًا والذي من شأنه أن يساعده لاحقًا ، في عام 1845 ، على اكتشاف النفاذية المغناطيسية.

مزيد من العمل فاراداي في الكهرومغناطيسية والتحليل الكهربائي

ذهب فاراداي لاكتشاف الحث الكهرومغناطيسي ، وهي عملية إنتاج القوى الدافعة الكهربائية عبر الموصلات بسبب المجالات المغناطيسية. إذا كان هذا يدق الجرس ، فهذه هي الطريقة التي تعمل بها المولدات والمحركات الكهربائية.

اكتشف هانز كريستيان أورستد ، في عام 1820 ، أن تمرير تيار كهربائي عبر سلك ينتج مجالًا مغناطيسيًا. تم تعزيز النتائج التي توصل إليها André-Marie Ampére الذي أظهر أن القوة المغناطيسية تبدو أيضًا وكأنها قوة دائرية. أظهر أمبير ، في الواقع ، أن المجال المغناطيسي يبدو وكأنه يشكل أسطوانة حول السلك. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اقتراح هذا على الإطلاق.

لقد فهم فاراداي ، بشكل حدسي تقريبًا ، ما يعنيه هذا. وأشار إلى أنه إذا كان من الممكن عزل القطب ، فيجب أن يشكل حركة دائرية باستمرار حول السلك الحامل للتيار. مع وضع هذه الفرضية في الاعتبار ، إلى جانب عبقريته في التجريب ، قرر إثبات ذلك بجهازه الخاص.

حوّل جهازه الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. كان مايكل فاراداي قد ابتكر للتو أول محرك كهربائي في العالم.

عمل فاراداي على تجسيد أفكاره ومعرفته حول الكهرومغناطيسية ، حيث أنشأ شيئًا يسمى حلقة الحث في عام 1831. كان هذا الجهاز في الأساس محولًا يولد الكهرباء في سلك بسبب القوى المغناطيسية من سلك آخر.

كانت رائدة في ذلك الوقت.

يعمل مايكل على تفعيل أفكاره

فاراداي لم يتوقف عند هذا الحد ، بالطبع. بدأ ينظر إلى الصورة الأكبر ويتأمل طبيعة الكهرباء بشكل عام. على عكس معظم معاصريه في هذا المجال في ذلك الوقت ، كان فاراداي مقتنعًا بأن الكهرباء ليست مادة مائع يتدفق عبر الأسلاك ، مثل الماء في الأنبوب.

أصر ، بدلاً من ذلك ، على أنه يجب أن يكون اهتزازًا أو قوة تتحرك بطريقة ما عبر الأسلاك كنتيجة للتوترات الناتجة في الموصل. كانت إحدى أولى تجاربه بعد محركه هو تمرير شعاع الضوء المستقطب عبر محلول كهروكيميائي متحلل.

كانت الفكرة هي اكتشاف السلالات بين الجزيئات التي افترض أنها يجب أن تحدث في وجود تيار كهربائي. استمر في العودة إلى هذه الفكرة خلال عشرينيات القرن التاسع عشر ، ولكن للأسف ، دون جدوى.

في أوائل ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، حاول مايكل فاراداي تحديد كيفية إنتاج تيار مستحث. بناءً على تجربته الأصلية باستخدام مغناطيس كهربائي ، حاول الآن استخدام مغناطيس دائم بدلاً من ذلك.

وجدت تجربته أن تحريك المغناطيس داخل وخارج ملف من الأسلاك يؤدي بالفعل إلى حدوث تيار. كان فاراداي يدرك بالفعل أن المجال المغناطيسي أصبح مرئيًا باستخدام برادة حديدية يتم رشها على بعض الأوراق أو البطاقات الموضوعة فوق المغناطيس.

لقد ربط "خطوط القوة" التي تظهرها البرادة يجب أن تكون خطوط التوتر في الوسط والهواء ، كما افترض سابقًا.

سيكتشف قريبًا القانون الذي يحدد إنتاج التيارات الكهربائية بالمغناطيس. وبالتحديد ، كان حجم التيار يعتمد على عدد خطوط القوة المقطوعة بواسطة الموصل لكل وحدة زمنية.

بنى فاراداي سريعًا على هذا من خلال إدراك أنه يستطيع إنتاج تيار مستمر من خلال تدوير قرص نحاسي بين أقطاب المغناطيس. يمكن "سحب" التيار عن طريق نزع الأسلاك من حافة ووسط القرص. كان هذا ، في الواقع ، أول دينامو.

كان هذا هو السلف المباشر للمحركات الكهربائية الحديثة ، وإن كان نفس المبدأ ولكن في الاتجاه المعاكس لتدوير القرص.

قوانين التحليل الكهربائي

بينما واصل أبحاثه في مجال الكهرباء ، اعتمد بشدة على خلفيته ككيميائي مشهور عالميًا. قام بعمل مكثف في مجال الكيمياء الكهربائية ، حيث طور القانونين الأول والثاني للتحليل الكهربائي.

تنص هذه القوانين على ذلك"كمية التغيير الكيميائي الناتج عن تيار عند حدود الإلكترود والإلكتروليت تتناسب مع كمية الكهرباء المستخدمة ، وكميات التغيرات الكيميائية التي تنتجها نفس الكمية من الكهرباء في مواد مختلفة تتناسب مع أوزانها المكافئة."

ذات صلة: كيف يعمل FARADAY CAGE؟

شرح أكثر بساطة يمكن استخدام تدفقات الكهرباء لبدء التفاعلات الكيميائية. من الناحية العملية في شكل التحليل الكهربائي ، هذا يعني أنه يمكن استخدام الكهرباء لإنتاج الهيدروجين من جزيئات الماء ، وترسيب المركبات المعدنية على الأسطح (الطلاء الكهربائي) ، واستخراج العناصر المعدنية النقية من المحاليل.

كما هو الحال مع العديد من الموضوعات العلمية ، من الأسهل بكثير فهم التحليل الكهربائي من خلال المرئيات. ألق نظرة على الفيديو السريع أدناه لفهم كيفية عمل التحليل الكهربائي وأهمية هذا الاكتشاف من فاراداي.

وضع عمل فاراداي في مجال التحليل الكهربائي الأساس لهذه الصناعة الأساسية الآن.

تسييل الغاز والتبريد

في عام 1823 ، بنى مايكل فاراداي على أفكار جون دالتون وأثبت أفكاره من خلال الضغط على إسالة غاز الكلور وغاز الأمونيا لأول مرة.

كان تسييله الناجح للأمونيا ذا أهمية خاصة. عندما ترك الأمونيا تتبخر مرة أخرى لاحظ أنها تسبب التبريد. على الرغم من أن ويليام كولين قد عرض هذا المبدأ علنًا في عام 1756 ، فقد أظهر عمل فاراداي أنه يمكن استخدام المضخات الميكانيكية لتحويل الغاز إلى سائل في درجة حرارة الغرفة.

كان جمال هذا الاكتشاف أنه يمكن ضغط الغاز وتسييله وتركه ليتبخر ويبرد باستمرار في نظام مغلق. يمكن تكرار التسلسل بالكامل إلى ما لا نهاية ، طالما كان النظام مغلقًا. هذا هو أساس جميع الثلاجات الحديثة وأنظمة ضخ الحرارة بمصدر الهواء.

موقد بنسن (نوع من)

كان مايكل فاراداي مخترعًا عمليًا عظيمًا مما دفعه إلى إنتاج رائد لواحد من أكثر قطع المعدات المختبرية شهرةً ، وهو Bunsen Burner. لقد جمع بين الهواء والغاز قبل إشعاله ، من الواضح ، لتوفير درجة حرارة عالية يسهل الوصول إليها.

طور روبرت فيلهلم بنسن أعماله المبكرة في وقت لاحق لإنتاج قطعة من المعدات يتذكرها باعتزاز العديد من طلاب العلوم حول العالم.

فاراداي قفص

في عام 1836 ، اكتشف مايكل فاراداي أنه عندما يتم شحن موصل كهربائي ، فإن كل الشحنات الإضافية توضع على الجزء الخارجي منه. بالتبعية ، هذا يعني أن الرسوم الإضافية "لا تظهر" داخل الغرفة أو القفص المعدني.

يمكن استخدام نفس المبدأ في الملابس الفعلية ، ما يسمى بدلات فاراداي. تحتوي هذه الملابس الزائدة على بطانة معدنية تحمي مرتديها من أي مصدر كهربائي خارجي.

تستخدم أقفاص فاراداي أيضًا لحماية المعدات الكهربائية الحساسة وأثناء التجارب الكهروكيميائية لمنع التداخل الخارجي. يتم استخدامها أيضًا لإنشاء مناطق ميتة للاتصالات المتنقلة اليوم.

البنزين

في عام 1825 ، اكتشف مايكل فاراداي هذا الجزيء "المعجزة" في البقايا الزيتية المتبقية من إنتاج الغاز للإضاءة في لندن.

البنزين هو أحد أهم المواد في الكيمياء. كانت تستخدم في صنع العديد من المواد الجديدة وساعدت في فهم الترابط. يُصنف البنزين في الواقع كواحد من أفضل 20 مادة كيميائية ، من حيث حجم الإنتاج ، في الولايات المتحدة.

إنه مكون حيوي للعديد من المواد البلاستيكية والراتنجات والنايلون والمطاط ومواد التشحيم والأصباغ والأدوية على سبيل المثال لا الحصر.

نفاذية المغناطيسية

نحن جميعًا على دراية بديهية بالمغناطيسية الحديدية أو تشغيلك لمغناطيس الطاحونة ، لكن فاراداي اكتشف ، في عام 1845 ، أن جميع المواد مغناطيسية. بالطبع ، هناك تباين كبير في قوة الظواهر في الطبيعة.

نفاذية المغناطيسية هي اتجاه معاكس للمجال المغناطيسي المطبق. إذا أظهرت المادة المعنية قوة مغناطيسية قوية ، فسيتم صدها بقوة بواسطة القطب الشمالي للمغناطيس.

بشكل مثير للدهشة ، يمكن استخدام هذا لإنتاج ارتفاع في معظم المواد بمغناطيس قوي بدرجة كافية. حتى الكائنات الحية ، مثل الضفدع ، يمكنها "تحدي" الجاذبية بمجال مغناطيسي قوي.

الموت والإرث

توفي مايكل فاراداي عن عمر يناهز 75 عامًا في 25 أغسطس 1867. وقد نجت زوجته. لم يكن للزوجين أطفال. كان فاراداي مسيحيًا متدينًا طوال حياته. كان لديه أيضًا صلات قوية بتلك الطائفة الصغيرة ، سانديمانيانز ، منذ الطفولة.

بسبب مساهماته العلمية ، في الحياة ، عُرض عليه مكان للدفن في وستمنستر أبي مع ملوك وملكات بريطانيا ، حتى السير إسحاق نيوتن. رفض هذا العرض لصالح دفن أكثر تواضعًا. يمكنك العثور على قبره في مقبرة هاي جيت بلندن. زوجته ، سارة ، دفنت معه.

نصب تمثال تكريما له في سافوي بليس ، لندن. يقع خارج معهد الهندسة والتكنولوجيا. هناك العديد من التماثيل والمدارس والمتنزهات وغيرها من المعالم الأثرية المخصصة للرجل الذي ساهم كثيرًا في الإنسانية. هناك أيضًا العديد من الشوارع التي سميت باسمه في جميع أنحاء المملكة المتحدة والولايات المتحدة.

لقد حصل ، بالطبع ، على الجائزة النهائية من خلال الظهور على ظهر العملة الورقية من فئة E £ 20 من بنك إنجلترا. حصل مايكل أيضًا على جائزة خاصة من الجمعية الملكية بلندن سميت باسمه "للتميز في توصيل العلوم إلى الجماهير في المملكة المتحدة".

الكلمة الأخيرة

كتب مايكل فاراداي أيضًا سلسلة من الرسائل والمجلات في عصره ، وكلها متاحة على نطاق واسع ويوصى بقراءتها تمامًا لأي معجب بفارادي.

على الرغم من أن مايكل فاراداي ينحدر من عائلة فقيرة ، إلا أنه سيعمل بلا كلل لتثقيف نفسه أولاً. ثم كرّس حياته للسعي وراء المعرفة. مثابرته ستجعله أحد أهم علماء العالم. إن إنجازاته أكثر إثارة للإعجاب بالنظر إلى بداياته المتواضعة في عالم تهيمن عليه الطبقة المتميزة. من بين العديد من الاكتشافات والاختراعات العظيمة ، تم تخليده أيضًا كوحدة SI للسعة ،فريد أو F.


شاهد الفيديو: علماء مخلدون #1 مايكل فاراداي. الحلقة الاولى (كانون الثاني 2022).