Faraday en elektromagnetisme

In 1791 ontdekte de Italiaanse anatoom Luigi Galvani (1737-98) bij toeval dat de spieren van een ontlede kikker samentrokken als ze gelijktijdig werden aangeraakt met koperen en ijzeren sondes. De Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta (1745-1827) schreef dit effect toe aan het contact van twee ongelijksoortige metalen.

In 1800 kondigde Volta in een brief aan de president van de Royal Society, Joseph Banks (1743-1820), de creatie aan van een apparaat dat gelijkstroom kan produceren. Dit was de zgn Een "voltaïsche paal" bestaande uit afwisselend zink en koperen schijven gescheiden door kartonnen verdelers gedrenkt in zout water.

Wetenschappers beseften onmiddellijk het belang van deze uitvinding. Al snel ontwikkelde de Engelsman Humphrey Davy (1778-1829) een krachtigere "pijler" genaamd een galvanische batterij, waarmee hij voor het eerst een aantal chemische elementen kon isoleren: natrium, kalium, magnesium, calcium, strontium en barium. In 1813 accepteerde Davy een jonge man genaamd Michael Faraday als assistent bij de Royal Institution.

Faraday, de zoon van een arme smid, werd geboren op 22 september 1791 in Newington, Surrey.Hij slaagde erin alleen lager onderwijs te volgen en ging op 14-jarige leeftijd in de leer bij een van de Londense boekbinders. Het beroep van boekbinder gaf de jongeman de mogelijkheid boeken te lezen die door zijn handen gingen. Faraday was vooral onder de indruk van het artikel over elektriciteit in de Encyclopedia Britannica. In 1810 trad hij toe tot de filosofische vereniging van de stad, waardoor hij naar lezingen kon luisteren en experimenten kon uitvoeren.

Toen zijn leertijd in 1812 eindigde, gaf Faraday zijn carrière als boekbinder op. Davy, die tijdelijk blind was als gevolg van een explosie in het lab, maakte hem tot zijn assistent. 1813-1815 Davy nam hem mee op reis naar Frankrijk en Italië, waar ze veel vooraanstaande wetenschappers ontmoetten, waaronder Volta en Ampère.

Elektriciteit en magnetisme

In 1820 ontdekte de Deense natuurkundige Hans Oersted (1777-1851) dat een elektrische stroom die door een draad vloeide een kompasnaald afbuigde. Deze ontdekking wekte grote belangstelling en al snel begon Andre Ampere (1775-1836) in Parijs, toen hij een demonstratie zag van dit experiment, uitgevoerd door zijn landgenoot François Arago (1786-1853), met het creëren van een fundamentele theorie van elektromagnetisme.

Ampere ontdekte dat draden met stromen in dezelfde richting elkaar aantrekken, draden met tegengestelde stromen elkaar afstoten en dat een draadspoel waar stroom doorheen vloeit (hij noemt het een solenoïde) zich gedraagt ​​als een magneet. Hij stelde ook voor om de afbuiging van een nabijgelegen magnetische naald te gebruiken om de grootte van de stroom te meten - een idee dat al snel leidde tot de uitvinding van de galvanometer.

In die tijd drukte Faraday het idee uit dat zich gesloten krachtlijnen rond een stroomvoerende geleider vormen. In oktober 1821hij maakt een apparaat dat de rotatie van een magneet rond een stroomvoerende draad of een draad rond een stationaire magneet demonstreert. Dit was de eerste omzetting van elektrische energie in mechanische energie.

Huidige generatie
Zonder het chemisch onderzoek stop te zetten, ontdekte Faraday hoe een elektrische stroom kon worden opgewekt met behulp van een magnetisch veld. Hij deed deze ontdekking bijna per ongeluk in augustus 1831.

In een poging om de relatie tussen een magnetisch veld en een elektrische stroom te ontdekken, wikkelde hij twee spoelen rond een ijzeren staaf, verbond er vervolgens een met een batterij om een ​​magnetisch veld te creëren en sloot de andere door een galvanometer. de eerste spoel gebeurde er niets, maar Faraday merkte dat de naald van de galvanometer trilde op het moment dat de stroom verscheen of verdween in de eerste spoel. Hij concludeerde dat de stroom een ​​verandering in het magnetische veld veroorzaakt.

In 1824 merkte Arago op dat de rotatie van de koperen schijf de kompasnaald erboven afbuigde. De reden voor dit effect was niet bekend. Faraday geloofde dat de rotatie van de schijf in een magnetisch veld ervoor zorgde dat er een elektrische stroom in werd opgewekt, die op zijn beurt een magnetisch veld creëerde dat de naald afbuigde.

In oktober 1831 construeerde hij een soortgelijk apparaat waarin een koperen schijf ronddraaide tussen de polen van een hoefijzermagneet.

Het midden en de rand van de schijf waren verbonden met een galvanometer die de stroom van gelijkstroom aangaf. Drie maanden na deze ontdekking vond Faraday een transformator en elektrische generator uit, waarvan het ontwerp tot op de dag van vandaag niet radicaal is veranderd.

Wetten van elektrolyse

Faraday kon zijn kennis van elektriciteit toepassen op de chemie door de basiswetten van elektrolyse te formuleren.Hij introduceerde de termen "anode", "kathode", "kation", "elektrode" en "elektrolyt" in wetenschappelijk gebruik. Na bestudering van elektrostatische ontladingen toonde hij aan dat ze een kortstondige elektrische stroom vertegenwoordigen.

In 1839 verslechterde de gezondheid van Faraday en stopte hij met het onderzoekswerk, maar in 1845 hervatte hij het, omdat hij geïnteresseerd was in het effect van een magnetisch veld op gepolariseerd licht. Hij ontdekte dat een krachtige elektromagneet kon worden gebruikt om het polarisatievlak te roteren. Dit bracht hem ertoe de elektromagnetische theorie van licht te creëren, die later in wiskundige vorm werd geformuleerd door James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday stopte met werken bij de Royal Institution in 1862, waarna hij in afzondering leefde in de kamers die hem waren toegekend door koningin Victoria in Hampton Court Palace, waar hij stierf op 25 augustus 1867.