فارادی، مایکل (۱۷۹۱ـ۱۸۶۷)

فارادِی، مایْکِل (۱۷۹۱ـ۱۸۶۷)(Faraday, Michael)

فارادِي، مايْکِل

شـیـمی‌دان و فــیزیـک‌دان انگلیسی، زادۀ نیوئینگتون، واقع در ساری. عمدتاً خودآموخته بود و در ۱۸۱۲ شروع به کار تحقیقاتی در زمینۀ الکتریسیته کرد. در ۱۸۱۳ در مؤسسۀ سلطنتی دستیار آزمایشگاهی هامفری دیوی شد و در ۱۸۳۳ در مقام استاد شیمی جانشین او شد. در ۱۸۱۸، اثر وجود فلزات قیمتی در فولاد را بررسی کرد و آلیاژهای بسیار مرغوبی تولید کرد که بعدها منجربه تولید فولادهای پرآلیاژ شدند. در ۱۸۲۳، کلر مایع را از طریق گرم‌کردن بلورهای هیدرات کلر در لولۀ Uشکل وارونه به‌دست آورد. پس از تولید دی‌اکسید کربن مایع در ۱۸۳۵، از این خنک‌کننده برای مایع‌کردن گازهای دیگر نیز استفاده کرد. در همان سال، فارادی بنزن را از گازوئیل جدا کرد و استفاده از پلاتین را در نقش کاتالیزگر نشان داد. همچنین، اهمیت واکنش‌هایِ شیمیایی سطح و بازدارنده‌ها را شرح داد که به‌‌نوعی پیش‌گامی در قلمرو وسیعی از صنایع شیمیایی جدید بود. قوانین فارادی دربارۀ الکترولیز رابطۀ بین میل ترکیبی شیمیایی و الکتریسیته را اثبات کرد که یکی از اساسی‌ترین مفاهیم علمی است. فارادی خود واژه‌هایی از‌قبیل آند، کاتد، کاتیون، آنیون، الکترود و الکترولیت را وضع کرد. همچنین، این فرضیه را مطرح کرد که ضمن الکترولیز الکترولیتِ آبی (الکترولیت محلول در آب) کاتیون‌های مثبت به‌سمت کاتدِ منفی، و آنیون‌های منفی به‌سمت آندِ مثبت حرکت می‌کنند. در ۱۸۲۱، تحقیق دربارۀ الکترومغناطیس را آغاز و جریان‌های الکتریکی را کشف کرد. تحقیقات او منجر‌به ساخت دستگاهی شد که تبدیل انرژی الکتریکی به نیروی محرکه را نشان می‌داد. دستگاهِ او شامل دو ظرف جیوه‌ای بود که به باطری‌ای وصل بودند. در بالای این ظروف یک آهن‌ربا و سیمی آویزان بود که به‌هم متصل بودند و آزادانه حرکت می‌کردند و دقیقاً تا سطحی پایین‌تر از سطح جیوه غوطه‌ور می‌شدند. درون جیوه نیز آهن‌ربا و سیم ثابتی تعبیه شده بود. جریان، هنگام اتصال، از درون هر دو سیم ثابت و متحرک عبور می‌کرد و در آن‌ها میدان مغناطیسی تولید می‌کرد. این امر سبب می‌شد که آهن‌ربای آزاد حول سیم ثابت بچرخد و سیم آزاد حول آهن‌ربای ثابت. این آزمایش نشان‌دهندۀ اصول اساسی حاکم بر موتور الکتریکی است. فارادی از ۱۸۲۴ به‌بعد، درپی یافتن میدانی مغناطیسی‌ بود که در هر رسانا جریان الکتریکی یکنواختی القاء کند. سرانجام در ۱۸۳۱، موفق به تولید میدان القایی شد. دو سیم‌پیچ به دور میله‌ای آهنی پیچید و یکی را به باتری، و دیگری را به گالوانومتر وصل کرد. فارادی کشف کرد هرگاه خطوط نیرو قطع شود و به بیان دیگر میدان مغناطیسی تغییر یابد، در رسانای موجود در میدان، جریانی الکتریکی القا خواهد شد. بعدها، فارادی دریافت که میلۀ آهنی سبب تمرکز میدان مغناطیسی می‌شود و با ورود جریان به سیم‌پیچ اول یا خروج آن از میدان مغناطیسی، جریانی لحظه‌ای در سیم‌پیچ دوم القا می‌کند. فارادی با ساختن چنین ابزاری ترانسفورماتوری را کشف کرده بود که با ترانسفورماتورهای امروزی تفاوت چندانی ندارد. در ۱۸۳۱ فارادی اولین مولد الکتریکی را ساخت. این مولد متشکل از صفحۀ مدور مسی‌ای بود که بین قطب‌های یک آهن‌ربا می‌چرخید. فارادی سر سیم‌هایی را به لبه و مرکز این صفحه مماس کرد و سر دیگر آن‌ها را به گالوانومتری متصل کرد که جریان پایداری را ثبت می‌کرد. در ۱۸۳۲ فارادی نشان داد که بار الکتریکی ساکن همان اثر جریان الکتریسیته را ایجاد می‌کند. در ۱۸۳۷ ثابت کرد که نیروی الکترواستاتیک شامل میدانی با خطوط نیروی منحنی‌شکل است و مواد گوناگون ظرفیت القایی ویژه‌ای دارند. به‌عبارت دیگر، وقتی مواد در میدان الکتریکی قرار گیرند، مقادیر متفاوتی بار الکتریکی ذخیره می‌کنند. در ۱۸۳۸، فارادی نظریه‌ای درباره الکتریسیته پیشنهاد کرد که نظرش را دربارۀ کشش متغیر مولکول‌ها شرح می‌داد. سرانجام، فارادی به ماهیت نور پرداخت و در ۱۸۴۶، به‌نوعی از نظریۀ الکترومغناطیسی نور دست یافت که بعدها جیمز کلارک ماکسول، فیزیک‌دان اسکاتلندی، آن را بسط داد. در ۱۸۴۵، لرد کلوین به فارادی پیشنهاد کرد که اثر الکتریسیته روی نور قطبی را بررسی کند. او از آهن‌ربایی الکتریکی استفاده کرد که میدانی قوی ایجاد می‌کرد و دریافت که این امر، سبب چرخش صفحه قطبش نور می‌شود. زاویۀ این چرخش متناسب با قدرت میدان مغناطیسی است. کشف‌های دیگری نیز از آزمایش‌های فوق حاصل شدند. فارادی نشان داد که عکس‌العمل متفاوت مواد نسبت به میدان مغناطیسی به توزیع خطوط نیرو در آن‌ها بستگی دارد. او موادی را که به‌سمت میدان مغناطیسی جذب می‌شوند پارامغناطیس، و آن‌هایی را که دفع می‌شوند دیامغناطیس نامید. فارادی در ادامۀ تحقیقاتش ثابت کرد که انرژی مغناطیسی یک آهن‌ربا در میدان اطراف آن وجود دارد، نه در خود آن. سپس، این مفهوم بنیادی نظریۀ میدان را به سیستم‌های الکتریکی و گرانشی نیز تعمیم داد. از ۱۸۲۵ تا ۱۸۶۲، فارادی در مؤسسۀ سلطنتی سخنرانی‌های بسیار پرطرفداری ایراد کرد. او از مشارکت در تهیه گاز سمی، برای استفاده در جنگ‌های کریمه، خودداری کرد.

 

---