Faraday och elektromagnetism

År 1791 upptäckte den italienske anatomen Luigi Galvani (1737-98) av misstag att musklerna på en dissekerad groda drog sig samman om de samtidigt berördes med mässings- och järnsonder. Den italienske fysikern Alessandro Volta (1745-1827) tillskrev denna effekt kontakten mellan två olika metaller.

År 1800, i ett brev till presidenten för Royal Society, Joseph Banks (1743-1820), tillkännagav Volta skapandet av en enhet som kan producera likström. Detta var den så kallade En "voltaisk stolpe" bestående av omväxlande zink- och kopparskivor åtskilda av pappavdelare indränkta i saltvatten.

Forskare insåg omedelbart vikten av denna uppfinning. Snart utvecklade engelsmannen Humphrey Davy (1778-1829) en kraftfullare "pelare" som kallas ett galvaniskt batteri, vilket gjorde det möjligt för honom att för första gången isolera ett antal kemiska grundämnen: natrium, kalium, magnesium, kalcium, strontium och barium. 1813 accepterade Davy en ung man vid namn Michael Faraday som assistent vid Royal Institution.

Faraday, son till en fattig smed, föddes den 22 september 1791 i Newington, Surrey.Han lyckades få endast en grundutbildning och gick vid 14 års ålder i lärling hos en av Londons bokbindare. Yrket som bokbindare gav den unge mannen möjlighet att läsa böcker som passerade genom hans händer. Faraday var särskilt imponerad av artikeln om elektricitet i Encyclopedia Britannica. 1810 gick han med i stadens filosofiska sällskap, som gjorde att han kunde lyssna på föreläsningar och genomföra experiment.

När hans lärlingsperiod upphörde 1812, övergav Faraday sin karriär som bokbindare. Davy, som var tillfälligt blind till följd av en explosion i labbet, gjorde honom till sin assistent. Åren 1813-15 Davy tog med honom på en resa till Frankrike och Italien, där de träffade många framstående vetenskapsmän, inklusive Volta och Ampère.

Elektricitet och magnetism

År 1820 upptäckte den danske fysikern Hans Oersted (1777-1851) att en elektrisk ström som flödade genom en tråd avledde en kompassnål. Denna upptäckt väckte stort intresse, och snart i Paris började Andre Ampere (1775-1836), när han såg en demonstration av detta experiment utfört av hans landsman François Arago (1786-1853), skapa en grundläggande teori om elektromagnetism.

Ampere fann att ledningar som bär strömmar i samma riktning attraherar, ledningar som bär motsatta strömmar stöter bort och en trådspole genom vilken ström flyter (han kallar det en solenoid) beter sig som en magnet. Han föreslog också att använda avböjningen av en närliggande magnetisk nål för att mäta storleken på strömmen - en idé som snart ledde till uppfinningen av galvanometern.

Vid den tiden uttryckte Faraday tanken att slutna kraftlinjer bildas runt en strömförande ledare. I oktober 1821han skapar en anordning som visar rotationen av en magnet runt en strömförande tråd eller en tråd runt en stationär magnet. Detta var den första omvandlingen av elektrisk energi till mekanisk energi.

Nuvarande generation
Utan att stoppa kemisk forskning fick Faraday reda på hur en elektrisk ström kunde skapas med hjälp av ett magnetfält. Han gjorde denna upptäckt i augusti 1831 nästan av en slump.

I ett försök att upptäcka sambandet mellan ett magnetfält och en elektrisk ström, lindade han två spolar runt en järnstav, kopplade sedan en av dem till ett batteri för att skapa ett magnetfält och stängde den andra genom en galvanometer. Medan ström flödade in den första spolen hände ingenting, men Faraday märkte att galvanometerns nål ryckte i samma ögonblick som strömmen dök upp eller försvann i den första spolen. Han drog slutsatsen att strömmen orsakar en förändring i magnetfältet.

År 1824 märkte Arago att kopparskivans rotation avböjde kompassnålen ovanför den. Orsaken till denna effekt var inte känd. Faraday trodde att skivans rotation i ett magnetfält gjorde att en elektrisk ström genererades i den, vilket i sin tur skapade ett magnetfält som avböjde nålen.

I oktober 1831 konstruerade han en liknande anordning där en kopparskiva roterade mellan polerna på en hästskomagnet.

Skivans centrum och kant var kopplade till en galvanometer som visade likströmsflödet. Tre månader efter denna upptäckt uppfann Faraday en transformator och en elektrisk generator, vars design inte har förändrats radikalt till denna dag.

Lagar för elektrolys

Faraday kunde tillämpa sina kunskaper om elektricitet i kemi genom att formulera elektrolysens grundläggande lagar.Han introducerade termerna "anod", "katod", "katjon", "elektrod" och "elektrolyt" i vetenskapligt bruk. Efter att ha studerat elektrostatiska urladdningar visade han att de representerar en kortlivad elektrisk ström.

1839 försämrades Faradays hälsa och han slutade med forskningsarbetet, men 1845 återupptog han det, eftersom han var intresserad av effekten av ett magnetfält på polariserat ljus. Han upptäckte att en kraftfull elektromagnet kunde användas för att rotera polarisationsplanet. Detta ledde till att han skapade den elektromagnetiska teorin om ljus, som senare formulerades i matematisk form av James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday slutade arbeta vid Royal Institution 1862, varefter han levde i avskildhet i de rum som tilldelats honom av drottning Victoria på Hampton Court Palace, där han dog den 25 augusti 1867.