ฟาราเดย์และแม่เหล็กไฟฟ้า

ในปี ค.ศ. 1791 นักกายวิภาคศาสตร์ชาวอิตาลี Luigi Galvani (1737-98) ค้นพบโดยบังเอิญว่ากล้ามเนื้อของกบที่ผ่าออกจะหดตัวหากสัมผัสกับโพรบทองเหลืองและเหล็กพร้อมกัน นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Alessandro Volta (1745-1827) ให้เหตุผลว่าผลกระทบนี้เกิดจากการสัมผัสของโลหะสองชนิดที่ไม่เหมือนกัน

ในปี 1800 ในจดหมายถึงประธาน Royal Society, Joseph Banks (1743-1820) Volta ได้ประกาศการสร้างอุปกรณ์ที่สามารถผลิตไฟฟ้ากระแสตรงได้ นี่คือสิ่งที่เรียกว่า "ขั้วไฟฟ้า" ที่ประกอบด้วยแผ่นสังกะสีและทองแดงสลับกันคั่นด้วยแผ่นกระดาษแข็งแช่ในน้ำเกลือ

นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักถึงความสำคัญของสิ่งประดิษฐ์นี้ในทันที ในไม่ช้าฮัมฟรีย์เดวีชาวอังกฤษ (พ.ศ. 2321-2372) ได้พัฒนา "เสาหลัก" ที่ทรงพลังกว่าที่เรียกว่าแบตเตอรี่กัลวานิกซึ่งทำให้เขาสามารถแยกองค์ประกอบทางเคมีจำนวนหนึ่งได้เป็นครั้งแรก: โซเดียมโพแทสเซียมแมกนีเซียมแคลเซียมสตรอนเทียมและแบเรียม ในปี พ.ศ. 2356 เดวี่รับชายหนุ่มชื่อไมเคิล ฟาราเดย์ เข้าเป็นผู้ช่วยที่สถาบันกษัตริย์

ฟาราเดย์ ลูกชายของช่างตีเหล็กผู้ยากจน เกิดเมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2334 ในเมืองนิววิงตัน เซอร์รีย์เขาได้รับเพียงการศึกษาระดับประถมศึกษาและเมื่ออายุได้ 14 ปีก็ได้ฝึกงานกับหนึ่งในร้านหนังสือในลอนดอน อาชีพของเครื่องเย็บหนังสือทำให้ชายหนุ่มมีโอกาสอ่านหนังสือที่ผ่านมือของเขา ฟาราเดย์ประทับใจบทความเรื่องไฟฟ้าในสารานุกรมบริแทนนิกาเป็นพิเศษ ในปี พ.ศ. 2353 เขาเข้าร่วมสมาคมปรัชญาของเมือง ซึ่งทำให้เขาสามารถฟังการบรรยายและทำการทดลองได้

เมื่อการฝึกงานของเขาสิ้นสุดลงในปี พ.ศ. 2355 ฟาราเดย์ละทิ้งอาชีพการเย็บเล่มหนังสือ เดวี่ซึ่งตาบอดชั่วคราวจากเหตุระเบิดในห้องทดลองทำให้เขาเป็นผู้ช่วย ในปี ค.ศ. 1813-1515 เดวีพาเขาไปเที่ยวฝรั่งเศสและอิตาลี ซึ่งพวกเขาได้พบกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคน รวมทั้งโวลตาและแอมแปร์

ไฟฟ้าและแม่เหล็ก

ในปี 1820 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Oersted (1777-1851) ค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นลวดทำให้เข็มหักเหของเข็มทิศ การค้นพบนี้กระตุ้นความสนใจอย่างมาก และในไม่ช้าที่ปารีส อังเดร แอมแปร์ (พ.ศ. 2318-2379) ได้เห็นการสาธิตของการทดลองนี้ที่ดำเนินการโดยฟร็องซัวส์ อาราโก (พ.ศ. 2329-2396) เพื่อนร่วมชาติของเขา ซึ่งเริ่มสร้างทฤษฎีพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้า

แอมแปร์พบว่าสายไฟที่มีกระแสในทิศทางเดียวกันดึงดูด สายไฟที่มีกระแสตรงกันข้ามจะผลักกัน และขดลวดที่มีกระแสไหลผ่าน (เขาเรียกมันว่าโซลินอยด์) ทำตัวเหมือนแม่เหล็ก นอกจากนี้เขายังเสนอให้ใช้การโก่งตัวของเข็มแม่เหล็กที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อวัดขนาดของกระแส ซึ่งเป็นแนวคิดที่นำไปสู่การประดิษฐ์กัลวาโนมิเตอร์ในไม่ช้า

ในเวลานั้น ฟาราเดย์แสดงความคิดที่ว่าเส้นแรงปิดก่อตัวขึ้นรอบๆ ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2364เขาสร้างอุปกรณ์ที่สาธิตการหมุนของแม่เหล็กรอบเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าหรือเส้นลวดรอบแม่เหล็กที่อยู่นิ่ง นี่เป็นการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเป็นครั้งแรก

รุ่นปัจจุบัน
ฟาราเดย์ค้นพบวิธีสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้สนามแม่เหล็กโดยไม่ต้องหยุดการวิจัยทางเคมี เขาค้นพบสิ่งนี้ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2374 โดยบังเอิญ

พยายามที่จะค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กกับกระแสไฟฟ้า เขาพันขดลวด 2 อันรอบแท่งเหล็ก จากนั้นต่ออันหนึ่งเข้ากับแบตเตอรี่เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก และปิดอีกอันด้วยกัลวาโนมิเตอร์ ขณะที่กระแสไหลเข้า ขดลวดแรกไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่ฟาราเดย์สังเกตเห็นว่าเข็มของแกลวาโนมิเตอร์กระตุกทันทีที่กระแสปรากฏหรือหายไปในขดลวดแรก เขาสรุปว่ากระแสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็ก

ในปี ค.ศ. 1824 Arago สังเกตเห็นว่าการหมุนของแผ่นทองแดงทำให้เข็มเข็มทิศที่อยู่ด้านบนหักเห ไม่ทราบสาเหตุของผลกระทบนี้ ฟาราเดย์เชื่อว่าการหมุนของแผ่นดิสก์ในสนามแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นในนั้น ซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่ทำให้เข็มหักเห

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2374 เขาได้สร้างอุปกรณ์ที่คล้ายกันซึ่งมีแผ่นทองแดงหมุนอยู่ระหว่างขั้วของแม่เหล็กรูปเกือกม้า

ศูนย์กลางและขอบของดิสก์เชื่อมต่อกับกัลวาโนมิเตอร์ซึ่งระบุการไหลของกระแสตรง สามเดือนหลังจากการค้นพบนี้ ฟาราเดย์ได้คิดค้นหม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งการออกแบบไม่ได้เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิงจนถึงทุกวันนี้

กฎของอิเล็กโทรลิซิส

ฟาราเดย์สามารถใช้ความรู้ด้านไฟฟ้ากับเคมีโดยกำหนดกฎพื้นฐานของอิเล็กโทรลิซิสเขานำคำว่า "ขั้วบวก", "แคโทด", "ไอออนบวก", "อิเล็กโทรด" และ "อิเล็กโทรไลต์" มาใช้ในทางวิทยาศาสตร์ หลังจากศึกษาการปล่อยไฟฟ้าสถิตแล้ว เขาแสดงให้เห็นว่าพวกมันเป็นตัวแทนของกระแสไฟฟ้าที่มีอายุสั้น

ในปี พ.ศ. 2382 สุขภาพของฟาราเดย์ทรุดโทรมลงและเขาหยุดงานวิจัย แต่ในปี พ.ศ. 2388 เขากลับมาทำงานอีกครั้ง โดยสนใจผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อแสงโพลาไรซ์ เขาค้นพบว่าสามารถใช้แม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลังเพื่อหมุนระนาบของโพลาไรซ์ได้ สิ่งนี้ทำให้เขาสร้างทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง ซึ่งต่อมาได้รับการกำหนดในรูปแบบทางคณิตศาสตร์โดย James Clerk Maxwell (1831-79)

ฟาราเดย์หยุดทำงานที่ Royal Institution ในปี พ.ศ. 2405 หลังจากนั้นเขาใช้ชีวิตอย่างสันโดษในห้องที่สมเด็จพระราชินีวิกตอเรียพระราชทานให้ที่พระราชวังแฮมป์ตันคอร์ต ซึ่งเขาเสียชีวิตในวันที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2410