Get Adobe Flash player

Ενδιαφέροντα

Καλωσήλθατε στην κεντρική σελίδα του Ε.Κ.Φ.Ε. Καστοριάς !

atom3   
      «ΚΟΣΜΟΝ ΤΟΝΔΕ , ΤΟΝ ΑΥΤΟΝ ΑΠΑΝΤΩΝ,
       ΟΥΤΕ ΤΙΣ ΘΕΩΝ  ΟΥΤΕ ΤΙΣ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΕΠΟΙΗΣΕΝ,
          ΑΛΛ΄ ΗΝ ΑΕΙ ΚΑΙ  ΕΣΤΙΝ  ΚΑΙ  ΕΣΤΑΙ  ΠΥΡ  ΑΕΙΖΩΟΝ,
              ΑΠΤΟΜΕΝΟΝ ΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΑΠΟΣΒΕΝΝΥΜΕΝΟΝ ΜΕΤΡΑ»  
                                                                                                                                      Ηράκλειτος

Michael Faraday

Η ΖΩΗ ΤΟΥ ΚΑΙ ΤΟ ΕΡΓΟ ΤΟΥ

Τα πρώτα χρόνια.

Ο Michael Faraday γεννήθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου του 1791 στην περιοχή Newington Batts της Αγγλίας.
Ήταν το τρίτο παιδί πενταμελούς οικογένειας. Ο πατέρας του (James Faraday) ήταν σιδεράς και από την μικρή ηλικία τού είχε εμφυσήσει την αγάπη για τις κατασκευές. Από μικρός χρειάστηκε να δουλέψει, οπότε από τα 13 του έπιασε δουλειά στο βιβλιοπωλείο του G.Riebau αρχικά μοιράζοντας εφημερίδες, αλλά μετά από έναν χρόνο έγινε βοηθός και εκτός των άλλων βοηθούσε στη βιβλιοδεσία.
Ο Faraday όμως δεν έδενε απλώς τα βιβλία. Έχοντας μεγάλη επιθυμία να μάθει, διάβαζε όποιο βιβλίο έπεφτε στα χέρια του. Μερικά από τα βιβλία που έδεσε είναι τα: Improvement of the Mind του Watt, Conversation on Chemistry (Διάλογοι στη Χημεία) της Jane Marchet, το άρθρο για τον ηλεκτρισμό στην εγκυκλοπαίδεια Britannica, Experiments on Electricity του Lyons, και το Notes about the Producibleness of Chemical Principles του Boyle.
Στην ίδια εγκυκλοπαίδεια ένα άρθρο του «αιρετικού επιστήμονα» James Tytler ο οποίος έβλεπε τον ηλεκτρισμό περισσότερο σαν ταλάντωση παρά σαν κίνηση σωματιδίων, διαμόρφωσε την άποψή του, όπως φαίνεται και από την μετέπειτα εργασία του.
Θέλοντας να ελέγξει αν αυτά που ισχυρίζονταν τα βιβλία είναι σωστά άρχισε να κάνει πειράματα, κυρίως Χημείας. Χρησιμοποιώντας παλιές φιάλες και κομμάτια ξύλου, κατασκεύασε μια αυτοσχέδια ηλεκτροστατική γεννήτρια, Ανέπτυξε επίσης μια ασθενή βολταϊκή στήλη, με τη βοήθεια της οποίας πραγματοποίησε μια σειρά ηλεκτροχημικών πειραμάτων. Κάποια μέρα είδε σε ένα μαγαζί μια αφίσα που έλεγε ότι θα γίνουν διαλέξεις φιλοσοφίας της φύσης από τον κ. Tatum. Έχοντας πάρει την άδεια από το αφεντικό του και τα χρήματα για την είσοδο από τον μεγάλο αδερφό του, που δούλευε σαν σιδεράς, πήγε στις διαλέξεις όπου και γνωρίστηκε και έγινε φίλος με τον Benjamin Abbott, με τον οποίο κράτησε επαφή μέσω αλληλογραφίας και τα γράμματα έχουν διασωθεί.
farad1

Η είσοδός του στο Royal Institution
Ένας από τους πελάτες του βιβλιοπωλείου που δούλευε ο Faraday ήταν ο Mr. Dance ο οποίος, βλέποντας το ενδιαφέρον του νεαρού για την επιστήμη και την γνώση, και όντας μέλος της βασιλικής επιτροπής (Royal Institute) τον πήρε να ακούσει τις τέσσερις τελευταίες δημόσιες διαλέξεις του Humphry Davy. Ο Faraday κράτησε σημειώσεις από τις διαλέξεις, τις οποίες μετά καθαρόγραψε και έδεσε σε 4 τόμους, τους οποίους και έστειλε στον Davy.
Εκείνη την περίοδο ο Davy πειραματιζόταν με ένα νέο υγρό το οποίο ήταν εκρηκτικό. Τώρα γνωρίζουμε ότι πρέπει να ήταν κάποιο χλωρίδιο του αζώτου. Σε κάποιο πείραμα συνέβη κάποιο ατύχημα και ο Davy τραυματίστηκε σοβαρά στο μάτι, οπότε δυσκολευόταν στο να κρατήσει σημειώσεις και γι' αυτό προσέλαβε τον Faraday την 1η Μαρτίου του 1813.
Την εποχή εκείνη ο Davy υποστήριζε ότι οι χημικές ιδιότητες των σωμάτων καθορίζονται όχι μόνο από τα χημικά στοιχεία που περιέχουν, αλλά και από τον τρόπο σύμφωνα με τον οποίο τα άτομα τους είναι διατεταγμένα μέσα στα μόρια. Στο συμπέρασμα αυτό είχε οδηγηθεί επηρεασμένος από την ατομική θεωρία του Κροάτη επιστήμονα του 18ου αιώνα Μπόσκοβιτς (Ruggero Giuserre Boscovich), στα πλαίσια της οποίας τα άτομα αντιμετωπίζονται ως μαθηματικά σημεία που περιβάλλονται από εναλλασσόμενα πεδία ελκτικών και απωστικών δυνάμεων. Οι παραπάνω θεωρίες επηρέασαν σημαντικά την επιστημονική σκέψη του Φάραντεϋ, κυρίως κατά τις μελέτες του σχετικά με τον ηλεκτρισμό.

Οι πρώτες επιτυχίες
Στο τέλος του 1820, ο Φάραντεϋ ολοκλήρωσε την περίοδο της μαθητείας του κοντά στον Ντέιβυ. Σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα απέκτησε την φήμη ενός μεγάλου χημικού.
Το 1820 παρασκεύασε τις πρώτες γνωστές ενώσεις άνθρακα και χλωρίου (C2Cl6 και C2Cl4) με εισαγωγή χλωρίου στην ολεφίνη (δηλαδή στο αιθυλένιο) και την αντικατάσταση των ατόμων υδρογόνου του μορίου του από άτομα χλωρίου. Οι αντιδράσεις αυτές συνέβαλαν στην ανάπτυξη της θεωρίας των χημικών δεσμών, που διατυπώθηκε αργότερα από τον Σουηδό χημικό Μπερτσέλιους (Jöns Jacob Berzelius).
Μετά το γάμο του με την Σάρα Μπάρναρντ (Sarah Barnard) στις 12 Ιουνίου του 1821, εγκαταστάθηκε μονίμως σε διαμέρισμα του Βασιλικού Ιδρύματος, όπου άρχισε τη διεξαγωγή μιας μακράς σειράς πειραμάτων στις περιοχές του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού, τα οποία έμελλε να επιφέρουν επαναστατικές αλλαγές στην σύγχρονη Φυσική.

Το 1821 ο εκδότης του " Philosophical Magazine ", ενός από τα σπουδαιότερα και πιο έγκυρα επιστημονικά περιοδικά της εποχής, τού ζήτησε να σχολιάσει τις θεωρίες και τα πειράματα που ακολούθησαν την ανακάλυψη του ηλεκτρομαγνητικού φαινομένου από τον Oersted, και να ξεκαθαρίσει την κατάσταση, διαχωρίζοντας την αλήθεια από τη φαντασία. Ο Faraday δέχθηκε, αν και κάπως απρόθυμα, την πρόταση του εκδότη. Σύντομα όμως ο ενθουσιασμός του ξύπνησε και επανέλαβε ως συνήθως με μεγάλη προσοχή τα πειράματα των άλλων, γιατί δεν συνήθιζε να δέχεται απλώς τα αποτελέσματα τους.
Ασχολούμενος με τα πειράματα του Oersted, χρησιμοποίησε μια μικρή μαγνητική βελόνα για να σχεδιάσει τη μορφή του μαγνητικού πεδίου γύρω από έναν αγωγό ηλεκτρικού ρεύματος. Γρήγορα αντιλήφθηκε ότι ένας μοναδικός μαγνητικός πόλος θα έπρεπε να περιστρέφεται γύρω από το ηλεκτροφόρο σύρμα και το κομψό πείραμα που επινόησε απέδειξε την αλήθεια της υπόθεσης του, πραγματοποιώντας την πρώτη μετατροπή της ηλεκτρικής σε μηχανική ενέργεια και θέτοντας τις βάσεις για την κατασκευή του ηλεκτρικού κινητήρα (3 και 4 Σεπτεμβρίου του 1821).
Την ημέρα των Χριστουγέννων του ίδιου χρόνου, έδειξε στη γυναίκα του Σάρα και στον αδερφό της ότι ένα σύρμα μπορούσε να περιστρέφεται χρησιμοποιώντας μόνο το γήινο μαγνητισμό. Αργότερα, ο κουνιάδος του έγραφε για εκείνες τις μοναδικές στιγμές: "Ποτέ δεν θα ξεχάσω τον ενθουσιασμό της έκφρασης του κι εκείνη τη σπινθηροβόλα λάμψη στα μάτια του...".

farad2

Η συσκευή του Φάραντεϋ για την επίδειξη του κυκλικού πεδίου μαγνητικών δυνάμεων γύρω από έναν ρευματοφόρο αγωγό. Το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσα από δύο ποτήρια πλήρη υδραργύρου, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει έναν κυλινδρικό ραβδόμορφο μαγνήτη. Ο ένας μαγνήτης (αριστερά) μπορεί να κινείται ελεύθερα και το άνω άκρο του περιστρέφεται γύρω από τον αγωγό, όσο χρόνο διαρκεί η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο άλλος μαγνήτης (δεξιά) παραμένει σταθερός, ενώ ο αγωγός κινείται γύρω απ' αυτόν.

Αυτή η πρώτη του μεγάλη επιστημονική επιτυχία, τον έφερε σε δύσκολη θέση, γιατί ο W.H. Wollaston και ο Davy, είχαν επιχειρήσει ένα παρόμοιο πείραμα μερικούς μήνες νωρίτερα, χωρίς όμως επιτυχία. Έτσι ισχυρίστηκαν ότι ο Faraday έκλεψε τις ιδέες τους, και όταν δύο χρόνια αργότερα ο Faraday κατόρθωσε να υγροποιήσει το χλώριο, κάτι στο οποίο ο Davy είχε αποτύχει, η ζήλια του τελευταίου μεγάλωσε. Στα 1824, ο Davy προσπάθησε μάταια να εμποδίσει την εκλογή του Faraday στη Royal Society αλλά ο Faraday ποτέ στη ζωή του δεν τού ανταπέδωσε αυτή τη δυσφήμιση.
Το 1825, στην διάρκεια μιας εργασίας του σχετικά με το φωταέριο, ανακάλυψε το βενζόλιο και περιέγραψε τις ιδιότητες του. Κατά την δεκαετία του 1820 ασχολήθηκε επίσης με την μελέτη του χάλυβα, θέτοντας τις βάσεις της σύγχρονης επιστήμης της μεταλλουργίας και μεταλλογραφίας. Στα πλαίσια της εκτέλεσης μιας ανάθεσης της Βασιλικής Εταιρείας (Royal Institution) του Λονδίνου σχετικά με τη βελτίωση της ποιότητας του οπτικού γυαλιού που χρησιμοποιείται στα τηλεσκόπια, ανέπτυξε ένα είδος γυαλιού ιδιαίτερα μεγάλου δείκτη διάθλασης, με τη βοήθεια του οποίου οδηγήθηκε το 1845 στην ανακάλυψη του διαμαγνητισμού.

 

Δύο χρόνια μετά το θάνατο του Davy , το 1831, ο Faraday ανακάλυψε την ηλεκτρο-μαγνητική επαγωγή και έκλεισε έτσι ένας 11χρονος κύκλος farad3προσπαθειών και ερευνών από όλους τους επιστήμονες που ήθελαν να πετύχουν το αντίθετο από το πείραμα του Oersted, δηλαδή να παράγουν ηλεκτρισμό από το μαγνητισμό. Δύο πηνία είχαν τυλιχθεί στα αντίθετα άκρα ενός δακτυλίου από μαλακό σίδηρο με διάμετρο 15 περίπου εκατοστών. Το ένα πηνίο συνδεόταν με τους πόλους μιας μπαταρίας, και το άλλο σε ένα γαλβανόμετρο (ένα σύρμα που περνούσε πάνω από μια μαγνητική βελόνα). Όσο το κύκλωμα παρέμενε farad4είτε συνδεδεμένο είτε όχι με τους πόλους της μπαταρίας, τίποτε απολύτως δεν συνέβαινε, όπως είχαν άλλωστε παρατηρήσει και άλλοι επιστήμονες νωρίτερα. Κάθε φορά όμως που "έκλεινε" ή που "άνοιγε" το κύκλωμα, η βελόνα του γαλβανόμετρου μετακινείτο, δηλαδή όποτε το ηλεκτρικό ρεύμα αποκαθίστατο ή διακοπτόταν στο πρωτεύον πηνίο, παρήγαγε "επαγωγικά" κάποιο ρεύμα στο δευτερεύον. Αυτή η επαναστατική ανακάλυψη του Faraday, ήταν το αποτέλεσμα μεγάλης πνευματικής προσπάθειας και πολύ προσεκτικής παρατήρησης. Το έναυσμα της όλης ιδέας ήταν όταν ασχολήθηκε με την ακουστική, υποχρεώνοντας επίπεδες πλάκες να δονούνται σε συντονισμό με άλλες πλάκες, σαν ένα είδος ακουστικής επαγωγής. Η παραλληλία της κυματικής φύσης του ήχου με την άποψή του για την κυματική φύση του ηλεκτρισμού τον ώθησε από την κυματική επαγωγή στην ηλεκτρική επαγωγή. Ήταν 29 Αυγούστου του 1831.

Το πηνίο στο οποίο δούλεψε ο Faraday όπως φυλάσσεται στο μουσείο

 Η ηλεκτρογεννήτρια
Στις 24 Σεπτεμβρίου, ο μαγνητισμός μετατράπηκε επιτέλους σε ηλεκτρισμό. Ένα ελικοειδές πηνίο τυλίχθηκε γύρω από ένα σιδερένιο κύλινδρο και τα άκρα του πηνίου συνδέθηκαν με έναν ανιχνευτή ηλεκτρικού ρεύματος (γαλβανόμετρο).

 Δύο μαγνητικές ράβδοι μήκους 60 περίπου εκατοστών τοποθετήθηκαν έτσι ώστε να μαγνητίζουν το σιδερένιο κύλινδρο. Κάθε φορά που άρχιζε ή σταματούσε η μαγνήτιση, δημιουργείτο ένα στιγμιαίο ηλεκτρικό ρεύμα. Αργότερα το ρεύμα παραγόταν, καθώς ένας ραβδόμορφος μαγνήτης παλινδρομούσε μέσα σε ένα ελικοειδές πηνίο.
Ο Faraday ανακοίνωσε τα αποτελέσματα των πειραμάτων του στη Royal Society του Λονδίνου και στην Ακαδημία Επιστημών στο Παρίσι.
Γρήγορα κατασκευάστηκαν μικρές χειροκίνητες μαγνητικές ηλεκτρογεννήτριες, και ο Gauss και ο Weber χρησιμοποίησαν κάποιες από αυτές για να τροφοδοτήσουν τον πειραματικό τους τηλέγραφο στα 1835.
farad7 farad9
farad5
farad8

 

Ηλεκτρόλυση και οι νόμοι του Faraday
Το 1832 άρχισε μια νέα σειρά επίπονων προσπαθειών προκειμένου να αποδείξει ότι όλες οι μορφές ηλεκτρισμού έχουν ακριfarad10βώς τις ίδιες ιδιότητες και επιφέρουν τα ίδια αποτελέσματα. Το καθοριστικό φαινόμενο για την έρευνα αυτή υπήρξε η ηλεκτροχημική διάσπαση. Ερευνώντας σε βάθος αυτό το πρόβλημα, ο Φάραντεϋ οδηγήθηκε σε δύο εκπληκτικές ανακαλύψεις:
Πρώτον, ότι η ηλεκτρική δύναμη δεν δρα στα μόρια εξ αποστάσεως προκαλώντας την διάσπαση τους, όπως επί μακρόν επικρατούσε η αντίληψη. Αντίθετα, η διέλευση του ηλεκτρισμού μέσα από ένα αγώγιμο υγρό ήταν αυτή που υποχρέωνε τα μόρια να διασπαστούν.
Δεύτερον, ότι το ποσόν της διασπώμενης ουσίας συνδέεται με απλή σχέση με την ποσότητα του ηλεκτρισμού που διέρχεται από το διάλυμα.
Οι παραπάνω ανακαλύψεις οδήγησαν τον Φάραντεϋ στην διατύπωση των νόμων της ηλεκτροχημείας που είναι σήμερα γνωστοί με το όνομα του και έχουν ως ακολούθως:

1. Το ποσόν μιας ουσίας που αποτίθεται στο καθένα από τα δύο ηλεκτρόδια μιας ηλεκτρολυτικής κυψελίδας είναι ευθέως ανάλογο προς το ποσόν του ηλεκτρισμού που διήλθε μέσα απ' αυτήν

Σταθερά του Faraday :

F=96500 Cb / γραμμοϊσοδύναμο

 

2. Οι ποσότητες των διαφόρων στοιχείων που αποτίθενται από μια δεδομένη ποσότητα ηλεκτρισμού είναι ανάλογες προς τα χημικά τους ισοδύναμα

farad11

m η μάζα σε gr , Ι η ένταση σε Α, t ο χρόνος σε sec
A/n το γραμμοϊσοδύναμο του στοιχείου

Το 1839, ο Φάραντεϋ ήταν πλέον σε θέση να παρουσιάσει μια νέα γενική θεωρία σχετικά με την ηλεκτρική δράση, με την βοήθεια της οποίας είναι δυνατή η περιγραφή της συμπεριφοράς τόσο των μονωτών όσο και των αγωγών του ηλεκτρισμού. Κατά τα έξι επόμενα χρόνια, ο Φάραντεϋ, για λόγους υγείας δεν πραγματοποίησε παρά ελάχιστη μόνο παραγωγική επιστημονική εργασία.
Αργότερα ανέπτυξε τις ιδέες του σε μια γενικότερη θεωρία του ηλεκτρισμού και επεκτάθηκε μέχρι τη μετάδοση του φωτός στο κενό ( Thoughts on ray vibrations = Σκέψεις πάνω στις ταλαντώσεις των ακτίνων, 1846). Εδώ είδε την ακτινοβολία "σαν ένα είδος υψηλότερων ταλαντώσεων πάνω στις γραμμές της δύναμης".

Τα τελευταία χρόνια

 Το 1852, θεώρησε ότι οι γραμμές της μαγνητικής δύναμης υπάρχουν σαν πεδίο έντασης, όχι μέσα στα υλικά σώματα, αλλά "στην κατάσταση του διαστήματος που είναι κενό από τέτοια υλικά σωματίδια". Πολλοί ιστορικοί της επιστήμης, είδαν στο " Thoughts on ray vibrations " του Faraday μια εμβρυακή μορφή της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας του Maxwell για το φως. Πράγματι, η πρώτη εργασία του Maxwell που τον οδήγησε στη διατύπωση της θεωρίας του ήταν η μαθηματική επεξεργασία των γραμμών δύναμης του Faraday .

Από το 1861 έως το 1865, ο Faraday αποσύρθηκε από τα καθήκοντα του και πέρασε τα υπόλοιπα χρόνια της ζωής του κάτω από βασιλική φροντίδα σε ένα σπίτι κοντά στο Hampton Court που τού παραχώρησε η βασίλισσα Victoria.

Πέθανε στις 25 Αυγούστου του 1867, ενώ είχε πια χάσει σχεδόν την επαφή του με το περιβάλλον και τη μνήμη του.

Η εγκυκλοπαίδεια Britannica τον χαρακτήρισε σαν "το μεγαλύτερο πειραματιστή που γνώρισε ποτέ ο κόσμος", αλλά ο σωστότερος ίσως χαρακτηρισμός είναι αυτός που του έδωσε ένας Γερμανός καθηγητής, ο F.W. Kohlrausch , και περικλείεται σε τρεις μόνο λέξεις: "Μυρίζεται την αλήθεια".

Νόμος της επαγωγής :

farad12

 

 

Η μεταβολή με οποιοδήποτε τρόπο της μαγνητικής ροής που περνά από ένα κύκλωμα, επάγει στο κύκλωμα ηλεκτρεγερτική δύναμη που διαρκεί για όσο χρόνο διαρκεί η μεταβολή της μαγνητικής ροής.

 

farad6
farad14 farad13
ΚΑΙ ΕΙΠΕΝ Ο ΘΕΟΣ……                          .
farad15
.                          ……ΚΑΙ ΕΓΕΝΕΤΟ ΦΩΣ

 

 

 

(Από το «ΣΤΑ ΙΧΝΗ ΤΟΥ Ι.Χ.Θ.Υ.Σ.» των Στράτου Θεοδοσίου και Μάνου Δανέζη)

 

Τμήμα της εργασίας του Κακλαμάνου Γεωργίου

 

Αυτήν τη στιγμή επισκέπτονται τον ιστότοπό μας 50 επισκέπτες και κανένα μέλος