Maikls Faradejs — elektromagnētisma un elektroķīmijas pionieris
Maikls Faradejs — autodidakts zinātnieks un elektromagnētisma, elektroķīmijas un elektromotora pionieris; atklājumi, kas izmainīja elektrības un tehnoloģiju vēsturi.
Maikls Faradejs (1791. gada 22. septembrī Ņūingtonbārtā, Sērrejā - 1867. gada 25. augustā Hemptonkortā, Sērrejā) bija kalēja dēls, kurš, neskatoties uz ierobežotu formālo izglītību, kļuva par vienu no pazīstamākajiem un ietekmīgākajiem 19. gadsimta zinātniekiem. Viņa dzīve un darbs būtiski mainīja izpratni par elektrību, magnētismu un ķīmiju, un viņa idejas pavēra ceļu mūsdienu elektrotehnikai un fizikālajai ķīmijai.
Agrīnā dzīve un izglītība
Faradejs uzauga nabadzīgā ģimenē. Bērnībā viņu sūtīja uz vietējo skolu, kur, pateicoties vietējā vikāra atbalstam, viņš iemācījās lasīt un rakstīt. Būdams pusaudzis, viņš kļuva par grāmatbindēja palīgu un, strādādams ar grāmatām, apguva plašu lasāmo materiālu loku, kas stipri ietekmēja viņa zinātkāri. Faradejs bija lielākoties autodidakts, mācījās pats un attīstīja praktiskas eksperimentālās prasmes.
Karjera un nozīmīgākie atklājumi
Faradejs strādāja Karaliskajā institūtā, kur viņš kļuva par Karaliskā institūta zinātnieku un vēlāk tā direktoru pēc sera Humfrija Deivija. Viņš kļuva par Karaliskās biedrības biedru un saņēma prestižās Karaliskās, Koplija un Rāmforda medaļas par saviem atklājumiem. Lai gan Faradejam nebija augstākās matemātikas zināšanu, viņa asās eksperimentālās intuīcijas un rūpīgā pieredze ļāva izdarīt fundamentālas secinājumus.
Galvenie Faradeja sasniegumi:
- Elektromagnētisma pamatlikumu atklāšana — Faradejs demonstrēja, ka elektrība un magnētisms ir saistītas parādības: viņš atklāja elektromagnētisko indukciju (1831), kas ļāva ģenerēt elektrisko strāvu, mainoties magnētiskajam laukam. No šī secinājuma izriet Faradeja likums par indukciju, kas ir elektrotehnikas pamats.
- Elektromotoru un rotācijas ierīču izstrāde — viņš izgatavoja agrīnās elektromagnetiskās rotācijas ierīces, kas bija priekštecis elektromotoram, ļaujot pārvērst elektrisko strāvu mehāniskā kustībā.
- Elektroķīmija — Faradejs formulēja elektroķīmijas pamatus, tostarp Faradeja likumus par elektrolīzi, un popularizēja terminus kā anods, katods, elektrods un jons. Viņa darbs ļāva saprast, kā elektrība ietekmē ķīmiskās reakcijas.
- Faradeja efekts — viņš pierādīja, ka magnētisms spēj ietekmēt gaismas starus, parādot tiešu saikni starp magnētiskajiem laukiem un optiku.
- Praktiskas ķīmijas ieguldījumi — Faradejs atklāja benzolu (benzēnu), izstrādāja uzlabotus gāzdegļa veidus (agrīns Bunsena degļa tipa variants) un veica plašus pētījumus par gāzu un šķidrumu īpašībām.
- Konceptuālais mantojums — viņš ieviesa ideju par lauku un spēka līnijām (lines of force), kas vēlāk palīdzēja Džeimsa Klērka Maksvela matemātiskajai formulēšanai un vienotai elektrības un magnētisma teorijai.
Personība, uzskati un darba stils
Faradejs bija pazemīgs, reliģiozs un morāls cilvēks — viņš piederēja Sandemaniešu draudzei. Viņš bija pret patentsistēmu un bieži atteicās patentēt savus izgudrojumus, uzskatot, ka zināšanas jādala sabiedrībai. Viņš arī atteicās no sava bruņniecības titula un no Karaliskās biedrības prezidentūras piedāvājuma, jo nevēlējās mainīt savu dzīvesveidu vai kļūt par sabiedrības notikumu centru.
Atzinība un mantojums
Faradeja atzinība ir plaša: viņš saņēma vairākas medaļas un kļuva par ietekmīgu Karaliskās biedrības locekli. Viņa vārds dzīvo tādos terminaos kā SI kapacitātes mērvienība "farads", kas nosaukta viņam par godu. Viņa idejas — it īpaši elektromagnētiskā lauka koncepcija un indukcijas likums — ir fundamentālas mūsdienu fizikā un inženierzinātnēs.
Kā mazs fakts par viņa ietekmi uz nākamajām paaudzēm: Alberts Einšteins savā kabinetā līdzās Īzaka Ņūtona un Džeimsa Klērka Maksvela attēliem turēja Faradeja fotogrāfiju — zīme tam, cik svarīgs viņš bija gan eksperimentālajā prakse, gan teorētiskajā izpratnē.
Vairāk par Faradeja ieguldījumu
Faradeja darbs palīdzēja novest zinātni no empīriskām novērošanām pie sistemātiskas teorijas izstrādes. Viņa eksperimenti un darbības piemērs iedvesmoja nākamos zinātniekus, un viņa pieeja — rūpīgi izstrādāti, atkārtojami eksperimenti, savienojumā ar skaidru empīrisku spriedumu — joprojām ir zinātnes pamatprincipi.
Faradejs mira 1867. gadā, atstājot bagātīgu mantojumu gan teorētiskajā domāšanā, gan praktiskajās tehnoloģijās. Viņa darbi par elektrodinamikas un elektroķīmijas pamatprincipiem turpina ietekmēt mūsdienu tehnoloģiju — no elektromotoriem līdz optiskajām ierīcēm un ķīmiskajām rūpniecībām.

Maikls Faradejs no Džona Vatkinsa (John Watkins) fotogrāfijas, Britu bibliotēka
Dzīve
Maikla Faradeja ģimene bija nabadzīga. Viņa tēvs Džeimss bija kalējs. Džeimss Faradejs bija ieradies Londonā 1780. gados no Ziemeļrietumu Anglijas. Jaunais Maikls Faradejs bija viens no četriem bērniem, un viņam bija tikai visvienkāršākā skolas izglītība. 14 gadu vecumā viņš devās mācīties par grāmatu iesējēju un grāmattirgotāju pie kāda Džordža Riebau.
Septiņu gadu laikā, kamēr viņš kopā ar Riebau mācījās grāmatu veidošanu, viņš izlasīja daudz grāmatu. Viņš lasīja Īzaka Vatsa (Isaac Watts) "Prāta pilnveidošana". Faradejs labprāt izmantoja šīs grāmatas idejas savā darbā. Viņš sāka interesēties par zinātni, īpaši par elektrību. Viņš sāka apmeklēt publiskās nodarbības, ko vadīja labākie tā laika Londonas zinātnieki. Savas pierakstus viņš parādīja izcilajam ķīmiķim seram Humfrijam Deivijam. Deivijam viņš iepatikās un 1813. gada martā piedāvāja viņam asistenta darbu.
Faradeja zināšanas turpināja augt, jo viņš palīdzēja sēram Humfrijam Deivijam, līdz viņš pats izdarīja jaunus atklājumus. Galu galā 1833. gadā viņš kļuva par profesoru. Viņa darba nozīmīgums tika novērtēts viņa paša dzīves laikā, un britu valdība viņam par to vecumdienās piešķīra pensiju.
Faradeja būris
| Elektromagnētisms |
|
|
| Elektrība - Magnētisms |
| Elektriskais lādiņš - Kulona likums - |
| Magnetostatika Ampera likums - Elektriskā strāva - Magnētiskais lauks - |
| Elektrodinamika Lorenca spēka likums - EML - Elektromagnētiskā indukcija - Faradeja likums - Lenca likums - Izspiešanas strāva - Maksvela vienādojumi - EML lauks - Elektromagnētiskais starojums - Liēnarda-Višerta potenciāls - Maksvela tenors - Virpuļstrāva |
| Elektriskais tīkls Elektriskā vadītspēja - Elektriskā pretestība - Kapacitāte - |
| Kovariantu formulējums Elektromagnētiskais tenzors - EM sprieguma-enerģijas tenzors - Četru strāvu - Elektromagnētiskais četrpotenciāls |
| · v · t · e |
Faradejs arī atklāja, ka, ja elektrība iedarbojas uz metāla priekšmetu, tā izplūst tikai caur tā ārpusi. Iekšpusi elektrība neietekmē. Tas ir tas, kas pasargā cilvēkus iekšpusē, kad zibens ietriecas automašīnā vai lidmašīnā. Tagad to sauc par Faradeja būri.
Jautājumi un atbildes
J: Kas bija Maikls Faradejs?
A: Maikls Faradejs bija 19. gadsimta zinātnieks, kurš nāca no pieticīgas vides, būdams kalēja dēls. Neskatoties uz to, ka viņam bija tikai pamatskolas izglītība, viņš kļuva par vienu no ietekmīgākajiem zinātniekiem vēsturē, un viņam piedēvēti daudzi atklājumi par elektrību un magnētismu.
J: Kā Faradejs ieguva izglītību?
A: Vietējais vikārs pamanīja viņa acīmredzamo inteliģenci un apmaksāja viņam mācības vietējā skolā, lai viņš iemācītos lasīt un rakstīt. Tomēr lielākoties viņš bija autodidakts un mācījās pats.
J: Kādus apbalvojumus saņēma Faradejs?
A: Faradejs kļuva par Karaliskās biedrības biedru un saņēma Karalisko, Koplija un Rāmforda biedrības medaļas.
J: Kādus atklājumus Faradejs izdarīja attiecībā uz elektrību?
A: Viņš atklāja daudzas lietas par to, kā elektrība, kas plūst vadā, var darboties kā magnēts (tagad to sauc par elektromagnētismu). Viņš arī atklāja daudz jauna par to, kā elektrību var izmantot kopā ar ķīmiskām vielām, lai tās mainītos (tagad to sauc par elektroķīmiju). Viņš pierādīja, ka magnētisms spēj ietekmēt gaismas starus, jo starp abām parādībām pastāv pamatsakarība.
J: Kādus izgudrojumus radīja Faradejs?
A: Viņš izgudroja elektromagnētiskās rotācijas ierīces, kas kļuva par elektromotoru tehnoloģijas pamatu, padarot to izmantojamu mūsdienu tehnoloģijā. Viņš izgatavoja arī pirmo elektromotoru. Kā ķīmiķis viņš izgudroja agrīna tipa Bunsena degli un popularizēja tādus terminus kā anoda, katoda, elektrods un jons.
J: Kur Alberts Einšteins glabāja Maikla Faradeja fotogrāfijas?
A: Alberts Einšteins savā kabinetā līdzās Īzaka Ņūtona un Džeimsa Klērka Maksvela attēliem pie sienas turēja Maikla Faradeja fotogrāfiju.
Meklēt
