Faraday i elektromagnetizam

Godine 1791. talijanski anatom Luigi Galvani (1737-98) slučajno je otkrio da se mišići secirane žabe skupljaju ako ih se istovremeno dotakne mjedenom i željeznom sondom. Talijanski fizičar Alessandro Volta (1745-1827) pripisao je ovaj učinak kontaktu dvaju različitih metala.

Godine 1800., u pismu predsjedniku Kraljevskog društva, Josephu Banksu (1743.-1820.), Volta je najavio stvaranje uređaja koji može proizvoditi istosmjernu električnu struju. Ovo je bio tzv "Naponski stup" koji se sastoji od naizmjeničnih diskova od cinka i bakra odvojenih kartonskim pregradama namočenim u slanu vodu.

Znanstvenici su odmah shvatili važnost ovog izuma. Ubrzo je Englez Humphrey Davy (1778-1829) razvio snažniji "stup" nazvan galvanska baterija, koja mu je omogućila da po prvi put izolira niz kemijskih elemenata: natrij, kalij, magnezij, kalcij, stroncij i barij. Godine 1813. Davy je prihvatio mladića po imenu Michael Faraday kao asistenta na Kraljevskoj ustanovi.

Faraday, sin siromašnog kovača, rođen je 22. rujna 1791. u Newingtonu, Surrey.Uspio je steći samo osnovno obrazovanje te je s 14 godina postao šegrt kod jednog od londonskih knjigoveža. Zanimanje knjigovezca dalo je mladiću priliku da čita knjige koje mu prolaze kroz ruke. Na Faradaya se posebno dojmio članak o elektricitetu u Enciklopediji Britannici. Godine 1810. pridružio se gradskom filozofskom društvu, što mu je omogućilo slušanje predavanja i provođenje pokusa.

Kada je 1812. završio njegovo naukovanje, Faraday je napustio karijeru knjigoveža. Davy, koji je bio privremeno slijep zbog eksplozije u laboratoriju, postavio ga je za svog pomoćnika. Godine 1813-15 Davy ga je poveo na putovanje u Francusku i Italiju, gdje su upoznali mnoge eminentne znanstvenike, uključujući Voltu i Ampèrea.

Elektricitet i magnetizam

Godine 1820. danski fizičar Hans Oersted (1777.-1851.) otkrio je da električna struja koja teče kroz žicu skreće iglu kompasa. Ovo otkriće izazvalo je veliko zanimanje i ubrzo je u Parizu Andre Ampere (1775.-1836.), vidjevši demonstraciju ovog eksperimenta koju je proveo njegov sunarodnjak François Arago (1786.-1853.), krenuo u stvaranje temeljne teorije elektromagnetizma.

Ampere je otkrio da se žice kroz koje teku struje u istom smjeru privlače, žice kroz koje teku suprotne struje odbijaju, a zavojnica žice kroz koju teče struja (on to naziva solenoid) ponaša se poput magneta. Također je predložio korištenje otklona obližnje magnetske igle za mjerenje jačine struje - ideja koja je ubrzo dovela do izuma galvanometra.

U to je vrijeme Faraday izrazio ideju da se zatvorene linije sile formiraju oko vodiča kroz koji teče struja. U listopadu 1821on stvara uređaj koji demonstrira rotaciju magneta oko žice kojom teče struja ili žice oko nepokretnog magneta. To je bila prva pretvorba električne energije u mehaničku.

Sadašnja generacija
Ne prekidajući kemijska istraživanja, Faraday je otkrio kako se pomoću magnetskog polja može stvoriti električna struja. Do ovog otkrića došao je u kolovozu 1831. gotovo slučajno.

Pokušavajući otkriti odnos između magnetskog polja i električne struje, namotao je dvije zavojnice oko željezne šipke, zatim jednu od njih spojio na bateriju kako bi stvorio magnetsko polje, a drugu zatvorio kroz galvanometar. Dok je struja tekla unutra prvog svitka, ništa se nije dogodilo, ali Faraday je primijetio da se igla galvanometra trznula u trenutku kada se struja pojavila ili nestala u prvom svitku. Zaključio je da struja uzrokuje promjenu magnetskog polja.

Godine 1824. Arago je primijetio da rotacija bakrenog diska skreće iglu kompasa koja se nalazi iznad njega. Razlog za ovaj učinak nije bio poznat. Faraday je vjerovao da je rotacija diska u magnetskom polju uzrokovala stvaranje električne struje u njemu, koja je pak stvorila magnetsko polje koje je skrenulo iglu.

U listopadu 1831. konstruirao je sličnu napravu u kojoj se bakreni disk okretao između polova potkovastog magneta.

Središte i rub diska bili su spojeni na galvanometar koji je pokazivao protok istosmjerne struje. Tri mjeseca nakon ovog otkrića, Faraday je izumio transformator i električni generator, čiji se dizajn do danas nije radikalno promijenio.

Zakoni elektrolize

Faraday je svoje znanje o elektricitetu uspio primijeniti na kemiju formuliranjem osnovnih zakona elektrolize.U znanstvenu upotrebu uveo je pojmove "anoda", "katoda", "kation", "elektroda" i "elektrolit". Proučavajući elektrostatička pražnjenja, pokazao je da ona predstavljaju kratkotrajnu električnu struju.

Godine 1839. Faradayevo zdravlje se pogoršalo i prestao je s istraživačkim radom, ali ga je 1845. nastavio zanimajući se za djelovanje magnetskog polja na polariziranu svjetlost. Otkrio je da se snažni elektromagnet može koristiti za rotaciju ravnine polarizacije. To ga je dovelo do stvaranja elektromagnetske teorije svjetlosti, koju je kasnije u matematičkom obliku formulirao James Clerk Maxwell (1831.-79.).

Faraday je prestao raditi u Kraljevskoj instituciji 1862., nakon čega je živio povučeno u sobama koje mu je dodijelila kraljica Viktorija u palači Hampton Court, gdje je i umro 25. kolovoza 1867.