Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015

Опубликуйте свой материал в официальном Печатном сборнике методических разработок проекта «Инфоурок»

(с присвоением ISBN)

Выберите любой материал на Вашем учительском сайте или загрузите новый

Оформите заявку на публикацию в сборник(займет не более 3 минут)

+

Получите свой экземпляр сборника и свидетельство о публикации в нем

Инфоурок / Физика / Презентации / Майкл Фарадей - путь к известности
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Майкл Фарадей - путь к известности

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ М.Фарадей.ppt

библиотека
материалов
Майкл Фарадей: «Превратить магнетизм в электричество» МБОУ Суховская СОШ Учит...
Вот уже более века многие поколения учащихся на уроках физики и из многочисл...
Ранние годы. Переплётчик  Лаборант Королевского института (1812—1815)  Путь в...
Ранние годы. Переплётчик Книжный магазин Рибо, где работал и «учился» юный Фа...
В юности Майкл Фарадей много занимался самообразованием: читал литературу по...
Лаборант Королевского института (1812—1815) Королевский институт Лондон, 1830...
Сэр Гемфри Дэви Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собст...
Записывал мысли мэтра, таскал многочисленные баулы, чистил одежду и гулял с...
Путь в науку (1815—1821) Молодой Фарадей После возвращения в Королевский инст...
Создание электродвигателя. Научная известность (1821—1830) Портрет Фарадея, х...
Исследование электромагнетизма (1831—1840) Фарадей за опытами в лаборатории В...
Последние годы (1840—1867) В последние годы Несмотря на всемирную славу, Фара...
Исследования по электромагнетизму Электромагнитная индукция «Трансформатор Фа...
Фарадеевская модель электромагнитного поля Мир электромагнитных явлений, каки...
Экспериментальные исследования по электричеству Индукция электрических токов....
Другие работы по электромагнетизму Фарадей собрал первый  трансформатор, иссл...
Химия Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1824 году он открыл б...
Электрохимия и магнитохимия Фарадей даёт публичную лекцию Фарадей верил в еди...
Другие исследования Британское правительство неоднократно привлекало Фарадея,...
Личные качества и оценки Жан Батист Дюма, известный химик и политик Джеймс Кл...
Религиозные взгляды Могила Майкла и Сары Фарадей Фарадей был искренне верующи...
Увековечение памяти Памятник Фарадею в Лондоне, Савойская площадь В честь Май...
Научные понятия, названные в честь Фарадея: Диск Фарадея Закон электромагнитн...
Источники Википедия http://www.tutoronline.ru Иван Матковский Сайт: Знаменито...
25 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Майкл Фарадей: «Превратить магнетизм в электричество» МБОУ Суховская СОШ Учит
Описание слайда:

Майкл Фарадей: «Превратить магнетизм в электричество» МБОУ Суховская СОШ Учитель Пучкова С.А.

№ слайда 2 Вот уже более века многие поколения учащихся на уроках физики и из многочисл
Описание слайда:

Вот уже более века многие поколения учащихся на уроках физики и из многочисленных книг узнают историю замечательной жизни одного из самых знаменитых ученых, члена 68 научных обществ и академий

№ слайда 3 Ранние годы. Переплётчик  Лаборант Королевского института (1812—1815)  Путь в
Описание слайда:

Ранние годы. Переплётчик  Лаборант Королевского института (1812—1815)  Путь в науку (1815—1821)  Научная известность (1821—1830) Исследование электромагнетизма (1831—1840)  Последние годы (1840—1867)   Научная деятельность  Исследования по электромагнетизму  Электромагнитная индукция  Фарадеевская модель электромагнитного поля  «Экспериментальные исследования по электричеству»  Другие работы по электромагнетизму  Химия   Электрохимия и магнитохимия  Другие исследования   Личные качества и оценки Религиозные взгляды Увековечение памяти

№ слайда 4 Ранние годы. Переплётчик Книжный магазин Рибо, где работал и «учился» юный Фа
Описание слайда:

Ранние годы. Переплётчик Книжный магазин Рибо, где работал и «учился» юный Фарадей Фарадей так и не сумел получить систематическое образование, но рано проявил любознательность и страсть к чтению. Отец и старший брат Роберт в меру своих возможностей поощряли тягу Майкла к знаниям, поддерживали его материально и помогли изготовить простейший источник электричества — «Лейденскую банку».

№ слайда 5 В юности Майкл Фарадей много занимался самообразованием: читал литературу по
Описание слайда:

В юности Майкл Фарадей много занимался самообразованием: читал литературу по физике и химии, повторял в устроенной им домашней лаборатории опыты, описанные в книгах, посещал по вечерам и воскресеньям лекции по физике и астрономии. Талантливого юношу заметил физик Гемфри Дэви и привлёк к своим исследованиям. Через некоторое время Майкл Фарадей приступил к собственным исследованиям.

№ слайда 6 Лаборант Королевского института (1812—1815) Королевский институт Лондон, 1830
Описание слайда:

Лаборант Королевского института (1812—1815) Королевский институт Лондон, 1830-е годы В начале 1813 года Дэви, который был в Институте директором химической лаборатории, пригласил 22-летнего юношу на освободившееся место лаборанта Королевского института

№ слайда 7 Сэр Гемфри Дэви Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собст
Описание слайда:

Сэр Гемфри Дэви Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собственные химические эксперименты по интересующим его вопросам. Свои служебные обязанности Фарадей исполнял настолько тщательно и умело, что вскоре стал незаменимым помощником Дэви

№ слайда 8 Записывал мысли мэтра, таскал многочисленные баулы, чистил одежду и гулял с
Описание слайда:

Записывал мысли мэтра, таскал многочисленные баулы, чистил одежду и гулял с мопсом «мадам». Но при этом жадно впитывал содержание бесед Дэви с Ампером, Вольтой, Гей-Люссаком и Шеврёлем, схватывая их мысли на лету, изучал хитроумные приборы в их лабораториях и помогал Дэви ставить его собственные эксперименты.

№ слайда 9 Путь в науку (1815—1821) Молодой Фарадей После возвращения в Королевский инст
Описание слайда:

Путь в науку (1815—1821) Молодой Фарадей После возвращения в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе в должности ассистента Уже в это время проявились отличительные черты Фарадея — трудолюбие, методичность, тщательность исполнения экспериментов, стремление проникнуть в сущность исследуемой проблемы

№ слайда 10 Создание электродвигателя. Научная известность (1821—1830) Портрет Фарадея, х
Описание слайда:

Создание электродвигателя. Научная известность (1821—1830) Портрет Фарадея, художник Томас Филлипс С 1820 года Фарадея чрезвычайно увлекла проблема исследования связей между электричеством и магнетизмом.

№ слайда 11 Исследование электромагнетизма (1831—1840) Фарадей за опытами в лаборатории В
Описание слайда:

Исследование электромагнетизма (1831—1840) Фарадей за опытами в лаборатории В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество».

№ слайда 12 Последние годы (1840—1867) В последние годы Несмотря на всемирную славу, Фара
Описание слайда:

Последние годы (1840—1867) В последние годы Несмотря на всемирную славу, Фарадей до конца жизни оставался скромным добросердечным человеком

№ слайда 13 Исследования по электромагнетизму Электромагнитная индукция «Трансформатор Фа
Описание слайда:

Исследования по электромагнетизму Электромагнитная индукция «Трансформатор Фарадея» Диск Фарадея Диск Фарадея Диск Фарадея Диск Фарадея Диск Фарадея

№ слайда 14 Фарадеевская модель электромагнитного поля Мир электромагнитных явлений, каки
Описание слайда:

Фарадеевская модель электромагнитного поля Мир электромагнитных явлений, каким его представлял и описывал Фарадей, решительно отличался от всего, что было в физике прежде. В записи своего дневника от 7 ноября 1845 года Фарадей впервые употребил термин «электромагнитное поле»

№ слайда 15 Экспериментальные исследования по электричеству Индукция электрических токов.
Описание слайда:

Экспериментальные исследования по электричеству Индукция электрических токов. Земная магнито-электрическая индукция. О новом законе электрической проводимости. Об электрохимическом разложении. О способности металлов и других твёрдых тел вызывать соединение газообразных тел. Об электричестве гальванического элемента. Теория индукции. Природа электрической силы или сил. Об источнике мощности гальванического элемента. Действие магнитов на свет. О полярном или ином состоянии диамагнитных тел. О возможной связи между тяготением и электричеством.

№ слайда 16 Другие работы по электромагнетизму Фарадей собрал первый  трансформатор, иссл
Описание слайда:

Другие работы по электромагнетизму Фарадей собрал первый  трансформатор, исследовал самоиндукцию, открытую в 1832 году американским учёным Дж. Генри, разряды в газах. При исследовании свойств диэлектриков ввёл понятие диэлектрической проницаемости (которую называл «индуктивной способностью»)

№ слайда 17 Химия Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1824 году он открыл б
Описание слайда:

Химия Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1824 году он открыл бензол и изобутилен, одним из первых получил в жидком состоянии хлор, сероводород, диоксид углерода, аммиак, этилен и диоксид азота. В 1825 году впервые синтезировал гексахлоран — вещество, на основе которого в XX веке изготовлялись различные инсектициды. Изучал каталитические реакции

№ слайда 18 Электрохимия и магнитохимия Фарадей даёт публичную лекцию Фарадей верил в еди
Описание слайда:

Электрохимия и магнитохимия Фарадей даёт публичную лекцию Фарадей верил в единство всех сил в природе, поэтому естественно было ожидать, что химические свойства и законы связаны с электрическими

№ слайда 19 Другие исследования Британское правительство неоднократно привлекало Фарадея,
Описание слайда:

Другие исследования Британское правительство неоднократно привлекало Фарадея, как признанного авторитета в области прикладной физики, к решению насущных технических задач — усовершенствование маяков, защита днищ кораблей от коррозии, экспертиза в судебных делах и др.

№ слайда 20 Личные качества и оценки Жан Батист Дюма, известный химик и политик Джеймс Кл
Описание слайда:

Личные качества и оценки Жан Батист Дюма, известный химик и политик Джеймс Клерк Максвелл Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц Уильям Томсон (лорд Кельвин) Альберт Эйнштейн

№ слайда 21 Религиозные взгляды Могила Майкла и Сары Фарадей Фарадей был искренне верующи
Описание слайда:

Религиозные взгляды Могила Майкла и Сары Фарадей Фарадей был искренне верующим, однако в одном из писем отрицал, что в своих исследованиях руководствуется какой-либо религиозной философией

№ слайда 22 Увековечение памяти Памятник Фарадею в Лондоне, Савойская площадь В честь Май
Описание слайда:

Увековечение памяти Памятник Фарадею в Лондоне, Савойская площадь В честь Майкла Фарадея названы: Единица измерения электрической ёмкости — фарад. Единица измерения электрического заряда в электрохимии — фарадей Лунный кратер Faraday Астероид 37582

№ слайда 23 Научные понятия, названные в честь Фарадея: Диск Фарадея Закон электромагнитн
Описание слайда:

Научные понятия, названные в честь Фарадея: Диск Фарадея Закон электромагнитной индукции Фарадея Законы электролиза Фарадея Клетка Фарадея Постоянная Фарадея Премия Майкла Фарадея Цилиндр Фарадея Эффект Фарадея Бюст Фарадея в Королевском обществе

№ слайда 24
Описание слайда:

№ слайда 25 Источники Википедия http://www.tutoronline.ru Иван Матковский Сайт: Знаменито
Описание слайда:

Источники Википедия http://www.tutoronline.ru Иван Матковский Сайт: Знаменитости Д.А.Паршин, Г.Г.Зегря «Физика.Электромагнетизм» Самин Д. К. 100 великих ученых. — М.: Вече, 2000)  http://to-name.ru http://engineeringsystems.ru/istoriya-elektrotehniki-i-elektroenergetiki/otkritiye-yavleniya.php http://vikent.ru/author/421/ Биографии великих химиков. Перевод с нем. под редакцией Быкова Г.В. – М.: Мир, 1981. 320 с. Большая советская энциклопедия. В 30 тт..

Выбранный для просмотра документ для выступления.doc

библиотека
материалов




Вот уже более века многие поколения учащихся на уроках физики и из многочисленных книг узнают историю замечательной жизни одного из самых знаменитых ученых, члена 68 научных обществ и академий


Английский физик Майкл Фарадей родился в предместье Лондона в семье кузнеца. Окончив начальную школу, с двенадцати лет он работал разносчиком газет, а в 1804 г. поступил в ученики к переплетчику Рибо, французскому эмигранту, всячески поощрявшему страстное стремление Фарадея к самообразованию.


. Чтением и посещением публичных лекций молодой Фарадей стремился пополнить свои знания, причем его влекли главным образом естественные науки – химия и физика. В 1813 г. один из заказчиков подарил Фарадею пригласительные билеты на лекции Гемфри Дэви в Королевском институте, сыгравшие решающую роль в судьбе юноши.


«В двадцать один год Фарадей закончил обучение в лавке и получил звание мастера. Тут ему посчастливилось попасть на лекции Гемфри Дэви в Королевском обществе. И лекции, и сам лектор произвели на юношу неизгладимое впечатление, что предопределяло всю его последующую жизнь. Позже Фарадей вспоминал: «Желание уйти из торговли, которую я считал порочным и эгоистичным занятием, и посвятить себя служению науке, которая, как я представлял себе, делала своих последователей добрыми и свободными, заставило меня наконец сделать смелый и наивный шаг: написать письмо сэру Дэви». К просьбе взять его на работу Фарадей приложил оригинальный подарок - сделанный им конспект лекций Дэви в искусном кожаном переплёте. (Этот трёхсотстраничный манускрипт до сих пор бережно сохраняется в Королевском обществе.) Дэви встретился с соискателем, поблагодарил за подарок, но просьбу отклонил. Не было счастья, да несчастье помогло. При очередном взрыве в лаборатории Дэви поранил глаз, и ему потребовался помощник для записи результатов опытов. Тут он и вспомнил о Фарадее, о его хорошем почерке, аккуратности и готовности выполнять любую работу


В обязанности Фарадея входили в основном помощь профессорам и другим лекторам Института при подготовке лекций, учёт материальных ценностей и уход за ними. Но сам он старался использовать любую возможность для пополнения своего образования, и в первую очередь — внимательно слушал все подготовленные им лекции. Одновременно Фарадей, при благожелательном содействии Дэви, проводил собственные химические эксперименты по интересующим его вопросам. Свои служебные обязанности Фарадей исполнял настолько тщательно и умело, что вскоре стал незаменимым помощником Дэви[9].

Осенью 1813 года Фарадей отправился вместе с профессором и его женой, как помощник и секретарь, в двухлетнее путешествие по научным центрам Европы, только что разгромившей Наполеона. Это путешествие имело для Фарадея большое значение: Дэви как знаменитость мирового масштаба приветствовали многие выдающиеся учёные того времени, в том числе А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак и А. Вольта. Некоторые из них обратили внимание на блестящие способности молодого англичанина[10]


Во Флоренции Дэви впервые доказал, что алмаз представляет собой чистый углерод. Для этого пришлось сжечь несколько алмазов, включая крупный бриллиант из перстня герцога Тосканы, но - наука требует жертв. В сущности, Дэви воспроизвёл опыт средневековых флорентийских учёных, внеся в него существенное изменение. Он помещал алмаз в заполненный кислородом стеклянный сосуд, запаивал его, а затем фокусировал на алмазе солнечный луч; алмаз при этом «испарялся», а единственным веществом, которое удавалось обнаружить в сосуде, был углекислый газ.


После возвращения в 1815 в Королевский институт Майкл Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа.

В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора).


С 1820 года Фарадея чрезвычайно увлекла проблема исследования связей между электричеством и магнетизмом. К этому моменту уже существовала и стараниями К. Гаусса и Дж. Грина была в основном разработана наукаэлектростатика. В 1800 году А. Вольта открыл мощный источник постоянного тока («вольтов столб»), и начала стремительно развиваться новая наука —электродинамика. Сразу же были сделаны два выдающихся открытия:электролиз (1800 год) и электрическая дуга (1802).

Но главные события начались в 1820 году, когда Эрстед обнаружил на опытеотклоняющее действие тока на магнитную стрелку. Первые теории, связывающие электричество и магнетизм, построили в том же году Био, Савари позже Лаплас (см. Закон Био — Савара — Лапласа). А. Ампер, начиная с 1822 года, опубликовал свою теорию электромагнетизма, по которой первичным явлением является дальнодействующее взаимодействие проводников с током. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники. Среди прочего, Ампер открыл электромагнит(соленоид).

После серии опытов Фарадей опубликовал в 1821 году трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма», где показал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. По существу эта конструкция представляла собой ещё несовершенный, но вполне практичный электродвигатель, впервые в мире осуществивший непрерывное превращение электрической энергии в механическую[17]. Имя Фарадея становится всемирно известным. Конец 1821 года, в целом триумфального для Фарадея, омрачила клевета. Известный химик и физик Уильям Волластон пожаловался Дэви, что опыт Фарадея с вращением стрелки является плагиатом его, волластоновской идеи (практически никогда им не реализованной). История получила большую огласку и доставила Фарадею немало неприятностей. Дэви стал на сторону Волластона, отношения его с Фарадеем заметно ухудшились. В октябре Фарадей добился личной встречи с Волластоном, где разъяснил свою позицию, и состоялось примирение. Однако в январе 1824 года, когда Фарадей был избран членом Лондонского королевского общества, Дэви, тогдашний президент Королевского общества, был единственным[18], голосовавшим против (сам Волластон голосовал за избрание)[19]. Отношения Фарадея и Дэви позднее улучшились, но лишились прежней сердечности, хотя Дэви любил повторять, что из всех его открытий самым значительным было «открытие Фарадея»


В 1822 году в лабораторном дневнике Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». Рассуждения Фарадея были следующими: если в опыте Эрстеда электрический ток обладает магнитной силой, а, по убеждению Фарадея, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита должно возбуждать электрический ток.

Путь к электрогенератору оказался нелёгким — первые опыты были неудачны. Главной причиной неудач было незнание того факта, что электрический ток порождается только переменным магнитным полем, причём достаточно сильным (иначе ток будет слишком слаб для регистрации). Для усиления эффекта следовало магнит (или проводник) быстро двигать, а проводник свернуть в катушку[23]. Только десять лет спустя, в 1831 году, Фарадей нашёл, наконец, решение проблемы, обнаружив электромагнитную индукцию. С этого открытия начался самый плодотворный период исследований Фарадея (1831—1840), давший научному миру его знаменитую серию статей «Экспериментальные исследования по электричеству» (всего он опубликовал в «Philosophical Transactions» 30 выпусков, выходивших с 1831 по 1835 год). Уже в 1832 году Фарадей за открытие индукции был награждён медалью Копли.

Сообщение об опытах Фарадея немедленно вызвало сенсацию в научном мире Европы, массовые газеты и журналы также уделяли им немало внимания. Множество научных организаций избрали Фарадея своим почётным членом (всего он получил 97 дипломов)[24]. Если открытие электродвигателя показало, как можно использовать электричество, то опыты по индукции указывали, как создать мощный его источник (электрогенератор). С этого момента трудности на пути широкого внедрения электроэнергии стали чисто техническими. Физики и инженеры активно занялись исследованием индукционных токов и конструированием всё более совершенных электротехнических устройств; первые промышленные модели появились ещё при жизни Фарадея (генератор переменного тока Ипполита Пикси, 1839), а в 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек представил высокоэффективный генератор, впоследствии улучшенный Эдисоном


Несмотря на всемирную славу, Фарадей до конца жизни оставался скромным добросердечным человеком[15]. Он отклонил предложение возвести его, как ранее Ньютона и Дэви, в рыцарское достоинство, дважды отказался стать президентом Королевского общества (в 1848 и 1858 годах)[28]. Во время Крымской войны правительство Великобритании предложило ему участвовать в разработкехимического оружия против русской армии, но Фарадей с возмущением отверг это предложение как аморальное[29]. Фарадей вёл непритязательный образ жизни и часто отклонял выгодные предложения, если они мешали бы ему заниматься любимым делом.



Основные опыты состоялись в период 29 августа — 4 ноября 1831 года, главными из них стали два[37]:

  • При движении магнитного сердечника внутри проволочной катушки в последней возникал электрический ток.

  • Включение или выключение тока в проволочной катушке приводило к появлению тока во вторичной катушке, чьи витки чередуются с витками первой.

17 октября 1831 года Фарадей пришёл к выводу: «электрическая волна возникает только при движении магнита, а не в силу свойств, присущих ему в покое». Он поставил решающий эксперимент[12]:

Я взял цилиндрический магнитный брусок (3/4 дюйма в диаметре и 8 1/4 дюйма длиной) и ввёл один его конец внутрь спирали из медной проволоки (220 футов длиной), соединенной с гальванометром. Потом я быстрым движением втолкнул магнит внутрь спирали на всю его длину, и стрелка гальванометра испытала толчок. Затем я так же быстро вытащил магнит из спирали, и стрелка опять качнулась, но в противоположную сторону. Эти качания стрелки повторялись всякий раз, как магнит вталкивался или выталкивался.

Ещё раньше, 29 августа, Фарадей провёл аналогичный опыт с электромагнитом[38]:

Двести три фута медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан; другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое действие имело место при размыкании контакта с батареей.

Таким образом, перемещающийся возле проводника магнит (или включение/выключение тока в соседнем проводнике) порождают в данном проводнике электрический ток. Это явление Фарадей назвал электромагнитной индукцией.

28 октября он собрал первый полноценный генератор постоянного тока («диск Фарадея»): при вращении медного диска рядом с магнитом на диске возникаетэлектрический потенциал, который снимается прилегающим проводом. Фарадей показал, как механическую энергию вращения преобразовать в электрическую. Толчком к этому изобретению послужил опыт Араго (1824 год): крутящийся магнит увлекал в своё вращение расположенный ниже медный диск, хотя медь неспособна намагничиваться[39]. И обратно, если вращать медный диск вблизи магнита, подвешенного таким образом, что он может вращаться в плоскости, параллельной плоскости диска, то при вращении диска магнит следует за его движением. Араго обсуждал этот эффект с Ампером, Пуассоном и другими знаменитыми физиками, но объяснить его им не удалось.

В отчёте о полученных результатах, обнародованном Фарадеем 24 ноября 1831 года перед Королевским обществом, он впервые употребил ключевой термин «магнитные силовые линии». Это означало переход от дискретной картины «заряды/магниты» прежних теорий, построенных по образцудальнодействующего ньютоновского тяготения, к совершенно новому непрерывному и близкодейственному физическому объекту, которое мы теперь называем полем. Несколько позже Фарадей аналогично ввёл электрические силовые линии.


До Фарадея электрические силы понимались как взаимодействие зарядов на расстоянии — где нет зарядов, нет и сил. Фарадей изменил эту схему: заряд создаёт протяжённое электрическое поле, и уже с ним взаимодействует другой заряд, дальнодействия на расстоянии нет. С магнитным полем положение оказалось более сложным — оно не является центральным, и именно для определения направления магнитных сил в каждой точке Фарадей ввёл понятие силовых линий[44]. Веским основанием для отказа от действия на расстоянии были опыты Фарадея с диэлектриками и диамагнетиками — они ясно показали, что среда между зарядами активно участвует в электромагнитных процессах[45]. Более того, Фарадей убедительно показал, что в ряде ситуаций электрические силовые линии искривляются, подобно магнитным — например, экранировав два изолированных шара друг от друга и зарядив один из них, можно наблюдать индуктивные заряды на втором шаре[27]. Из полученных результатов Фарадей сделал вывод, «что сама обычная индукция во всех случаях является действием смежных частиц и что электрическое действие на расстоянии (то есть обыкновенное индуктивное действие) происходит только благодаря влиянию промежуточнойматерии»[46]


Фарадей работал чрезвычайно методично — обнаружив эффект, он изучал его максимально глубоко — например, выяснял, от каких параметров и как он зависит (материал, температура и т. п.). Поэтому число опытов (и соответственно — число выпусков «Опытных исследований по электричеству») так велико. Нижеследующий краткий перечень тематики выпусков даёт представление о размахе и глубине исследований Фарадея[54].

  1. Индукция электрических токов. Образование электричества из магнетизма.

  2. Земная магнито-электрическая индукция.

  3. Тождество отдельных видов электричества, происходящих от различных источников (в то время многие физики считали, что разные способы получения генерируют принципиально «разное электричество»).

  4. О новом законе электрической проводимости.

  5. Об электрохимическом разложении. Влияние воды на электрохимическое разложение. Теория электрохимического разложения.

  6. О способности металлов и других твёрдых тел вызывать соединение газообразных тел.

  7. Об электрохимическом разложении (продолжение). О некоторых общих условиях электрохимического разложения. О новом приборе для измерения гальванического электричества. О первичном или вторичном характере выделяющихся у электродов химических веществ. Об определённой природе и о размерах электрохимического разложения.

  8. Об электричестве гальванического элемента; его источник, количество, напряжение и основные свойства его. О напряжении, необходимом для электролиза.

  9. Об индуктивном влиянии электрического тока на самого себя и об индуктивном действии электрических токов вообще.

  10. О гальванической батарее усовершенствованного типа. Некоторые практические указания.

  11. Теория индукции. Общие выводы относительно природы индукции.

  12. Об индукции (продолжение). Проводимость, или кондуктивный разряд. Электролитический разряд. Разрывной разряд и изоляция.

  13. Об индукции (продолжение). Разрывной разряд (продолжение).

  14. Природа электрической силы или сил. Связь между электрической и магнитной силами. Замечания об электрическом возбуждении.

  15. Заключение о характере направления электрической силы у электрического угря.

  16. Об источнике мощности гальванического элемента.

  17. Об источнике мощности гальванического элемента (продолжение). Действие температуры. Действие разведения. Изменения порядка металлических элементов в гальванических цепях. Неправдоподобность предположения о контактной природе силы.

  18. Об электричестве, развивающемся при трении воды и пара о другие тела.

  19. Действие магнитов на свет. Действие электрических токов на свет.

  20. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества. Действие магнитов на тяжёлое стекло. Действие магнитов на другие вещества, оказывающие магнитное действие на свет. Действие магнитов на металлы вообще.

  21. О новых магнитных действиях и о магнитном состоянии всякого вещества (продолжение). Действие магнитов на магнитные металлы и их соединения. Действие магнитов на воздух и газы.

  22. О кристаллической полярности висмута и других тел и её отношении к магнитной форме силы. Кристаллическая полярность висмута, сурьмы, мышьяка. Кристаллическое состояние различных тел. О природе магнекристаллической силы и общие соображения. О положении кристалла сульфата железа в магнитном поле.

  23. О полярном или ином состоянии диамагнитных тел.

  24. О возможной связи между тяготением и электричеством.

  25. О магнитном и диамагнитном состоянии тел. Газообразные тела под влиянием магнитной силы не расширяются. Разностное магнитное действие. Магнитные свойства кислорода, азота и пустоты.

  26. Способность проводить магнетизм. Магнитная проводимость. Полярность проводимости. Магнекристаллическая проводимость. Атмосферный магнетизм.

  27. Об атмосферном магнетизме (продолжение). Экспериментальное исследование законов магнитного действия атмосферы и их применение к отдельным случаям. Доклад об атмосферном магнетизме.

  28. О магнитных силовых линиях, определённость их характера и их распределение в магните и в окружающем пространстве.

  29. О применении индукционного магнитоэлектрического тока для обнаружения и измерения магнитной силы.


В 1836 году, работая над проблемами статического электричества, Фарадей провёл эксперимент, показавший, что электрический заряд воздействует только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, не оказывая никакого воздействия на находящиеся внутри неё объекты. Данный эффект связан с тем, что противоположные стороны проводника приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле. Соответствующие защитные свойства используются в устройстве, известном ныне как клетка Фарадея.

Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны. Убеждённость Фарадея в единстве всех сил природы нашла ещё одно подтверждение. Позже Максвелл строго доказал электромагнитную природу света.


Химия

бензол

Фарадей сделал немало открытий в области химии. В 1824 году он открылбензол и изобутилен, одним из первых получил в жидком состоянии хлор,сероводород, диоксид углерода, аммиак, этилен и диоксид азота[57]. В 1825 году впервые синтезировал гексахлоран — вещество, на основе которого в XX веке изготовлялись различные инсектициды[11]. Изучал каталитические реакции[57].

В 1825—1829 годах Фарадей, в составе комиссии Королевского общества, детально исследовал, как химический состав стекла влияет на его физические свойства[58]. Стёкла Фарадея были слишком дороги для практического применения, но полученный практический опыт пригодился позже при экспериментах с действием магнита на свет[59] и для выполнения правительственного задания по усовершенствованию маяков[60].



Фарадей верил в единство всех сил в природе, поэтому естественно было ожидать, что химические свойства и законы связаны с электрическими. Подтверждение этому предположению он получил в 1832 году, открыв фундаментальныезаконы электролиза. Эти законы легли в основу нового раздела науки —электрохимии, имеющего сегодня огромное количество технологических приложений[61]. Вид законов Фарадея наводил на мысль о существовании «электрических атомов» с наименьшим возможным зарядом; действительно, на рубеже XIX—XX веков эта частица (электрон) была обнаружена, и законы Фарадея помогли оценить её заряд[61]. Предложенные Фарадеем терминыион, катод, анод, электролит укоренились в науке[3].

Опыты по электрохимии дали ещё одно доказательство близкодействия электромагнетизма. Многие учёные считали тогда, что электролиз вызывается притяжением на расстоянии (ионов к электродам). Фарадей провёл простой опыт: отделил электроды от смоченной соляным раствором бумаги двумя воздушными промежутками, после чего отметил, что искровой разряд вызвал разложение раствора. Отсюда вытекало, что электролиз вызывается не дальним притяжением, а местным током, и происходит он только в местах прохождения тока. Движение ионов к электродам происходит уже после (и вследствие) разложения молекул[62].

В 1846 году Фарадей открыл диамагнетизм — эффект намагничивания некоторых веществ (например, кварца, висмута, серебра) противоположно направлению действующего на него внешнего магнитного поля, то есть отталкивание их от обоих полюсов магнита. Эти и другие опыты Фарадея заложили основу магнитохимии[63].



Британское правительство неоднократно привлекало Фарадея, как признанного авторитета в области прикладной физики, к решению насущных технических задач — усовершенствование маяков[64], защита днищ кораблей от коррозии[65], экспертиза в судебных делах и др.[66]

Фарадей исследовал наночастицы металла в коллоиде золота и описал их оптические и другие особенности по сравнению с частицами более крупных размеров. Этот опыт может считаться первым вкладом в нанотехнологию[67]. Объяснение замеченным эффектам дала в XX веке квантовая теория.



В личном общении знакомые Фарадея всегда, до конца жизни учёного отмечали его скромность, доброжелательность и покоряющее человеческое обаяние[68] [15].

Жан Батист Дюма, известный химик и политик[34]:

Всякий из знавших его — я твердо убеждён — желал бы только приблизиться к тому нравственному совершенству, которое, по-видимому, было дано Фарадею от рождения. Это была какая-то, на него одного сошедшая, благодать, в которой он почерпал силы для своей кипучей деятельности, будучи одновременно горячим проповедником истины, неутомимым художником, человеком, исполненным радушия и веселости, в высшей степени гуманным и мягким в частной жизни… Я не знал человека, который был бы более достоин любви и уважения, чем он, и утрата которого стоила бы более искреннего сожаления.

Джеймс Клерк Максвелл[69]:

Способ, которым Фарадей использовал свою идею силовых линий, чтобы координировать явления электромагнитной индукции, доказывает, что он был математиком высокого порядка — одним из тех, у кого математики будущего могут черпать ценные и плодотворные методы.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц[70]:

До тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея.

Уильям Томсон (лорд Кельвин)[71]:

Необычайная быстрота и живость отличали его. Отблеск его гения окружал его какой-то особенной, сияющей аурой. Определённо каждый чувствовал это обаяние — будь то глубокий философ или простой ребёнок.

Альберт Эйнштейн[69]:

Со времени обоснования теоретической физики Ньютоном наибольшие изменения в её теоретических основах, другими словами, в нашем представлении о структуре реальности, были достигнуты благодаря исследованиям электромагнитных явлений Фарадеем и Максвеллом.



Фарадей, как и его родители (а также жена), был членом протестантской общины, которую по именам её основателей называют «гласиты» или «сандеманиане» (англ. Glasites, Sandemanians). Эта конфессия появилась в Шотландии около 1730 года, отколовшись от пресвитерианской церкви Шотландии[72]. Фарадей добросовестно исполнял свои обязанности как член лондонской общины, несколько раз избирался старейшиной общины идиаконом. Судя по его высказываниям, Фарадей был искренне верующим, однако в одном из писем отрицал, что в своих исследованиях руководствуется какой-либо религиозной философией[34]:

Хотя в природе творения Бога никогда не могут находиться в противоречии с высшими предметами, относящимися к нашей будущей жизни, и хотя эти творения должны служить, подобно всему другому, для Его возвеличения и восхваления,— я всё же не нахожу нужным сочетать изучение естественных наук с религией и всегда считал религию и науку вещами совершенно различными.










Краткое описание документа:

Вот уже более века многие поколения учащихся на уроках физики и из многочисленных книг узнают историю замечательной жизни одного из самых знаменитых ученых, члена 68 научных обществ и академий. «В двадцать один год Фарадей закончил обучение в лавке и получил звание мастера. Тут ему посчастливилось попасть на лекции Гемфри Дэви в Королевском обществе. И лекции, и сам лектор произвели на юношу неизгладимое впечатление, что предопределяло всю его последующую жизнь. Позже Фарадей вспоминал: «Желание уйти из торговли, которую я считал порочным и эгоистичным занятием, и посвятить себя служению науке, которая, как я представлял себе, делала своих последователей добрыми и свободными, заставило меня наконец сделать смелый и наивный шаг: написать письмо сэру Дэви». К просьбе взять его на работу Фарадей приложил оригинальный подарок - сделанный им конспект лекций Дэви в искусном кожаном переплёте. (Этот трёхсотстраничный манускрипт до сих пор бережно сохраняется в Королевском обществе.) Дэви встретился с соискателем, поблагодарил за подарок, но просьбу отклонил. Не было счастья, да несчастье помогло. При очередном взрыве в лаборатории Дэви поранил глаз, и ему потребовался помощник для записи результатов опытов. Тут он и вспомнил о Фарадее, о его хорошем почерке, аккуратности и готовности выполнять любую работу

Автор
Дата добавления 03.02.2015
Раздел Физика
Подраздел Презентации
Просмотров486
Номер материала 362669
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх