В начале XIX века наука стояла на пороге великого объединения двух сил природы — электричества и магнетизма. В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед заметил, что электрический ток способен отклонять стрелку компаса. Из этого следовало: ток создает магнитное поле. Но обратна ли эта зависимость? Может ли изменение магнитного поля вызывать электрический ток?
Ответ на этот вопрос пытались найти десятки исследователей, однако статические магниты не давали эффекта. Только Майкл Фарадей, британский ученый-самоучка и экспериментатор, понял главное: электричество рождается не от самого магнита, а от движения, от изменения магнитного потока.
Жизнь и путь ученого
Майкл Фарадей (22 сентября 1791 — 25 августа 1867) — выдающийся английский физик-экспериментатор и химик, один из создателей современной электроэнергетики и электромагнетизма. Он родился в бедной семье кузнеца и крестьянки в лондонском пригороде Ньюингтон-Баттс. Получив элементарное образование, Фарадей рано начал самообразование: он работал разносчиком газет и переплетчиком книг, читая все, что попадало ему в руки.
Научная карьера началась в лаборатории знаменитого химика Гэмфри Дэви, куда он попал в качестве ассистента. Со временем Фарадей стал независимым исследователем и провел более тридцати тысяч экспериментов, за что получил прозвище «король экспериментов». В 1824 году он был принят в Лондонское королевское общество, а в 1830-м стал иностранным почетным членом Петербургской академии наук.
К главным заслугам Фарадея относятся открытие закона электромагнитной индукции, создание первой модели электродвигателя и трансформатора, а также исследование химического действия тока и электролиза. Он предсказал существование электромагнитных волн и ввел в обиход ключевые термины физики и химии — ион, катод, анод, электролит, диэлектрик.
Первая демонстрация
Первые опыты Фарадей провел летом 1831 года в лаборатории Королевского института в Лондоне. Он намотал на железное кольцо две отдельные катушки проволоки: одна соединялась с источником тока, другая — с гальванометром, прибором для измерения электричества.
Когда Фарадей замыкал цепь первой катушки, стрелка гальванометра на миг отклонялась. При размыкании — дергалась в обратную сторону. Ученый сделал гениальный вывод: изменение магнитного поля, создаваемого первой катушкой, вызывает электрический ток во второй.
Затем он показал, что быстрые движения магнита вблизи катушки порождают электрические импульсы, а вращение медного диска между полюсами магнита способно давать постоянный ток. Так появился первый в мире генератор — «диск Фарадея».
Линии силы и рождение идеи
Фарадей первым предложил образ, без которого сегодня невозможно объяснить физику поля, — «линии силы». Он рассматривал магнитное поле не как абстракцию, а как реальную структуру, пронизывающую пространство. И когда проводник пересекал эти линии, возникал ток.
На стенде Королевского института все выглядело просто: деревянный цилиндр, катушка медного провода и магнит, движущийся внутри. Но именно этот минимализм скрывал фундаментальный закон, который определил техническое развитие всего последующего века.
Закон электромагнитной индукции
Фарадей сформулировал: электродвижущая сила (иначе говоря, «напряжение») возникает при изменении магнитного потока, проходящего через замкнутый контур. Чем быстрее меняется поле — тем сильнее индуцируется ток.
Через три года, в 1834-м, немецкий физик Генрих Ленц уточнил правило направления: возникающий ток всегда противодействует изменению, которое его вызвало. Так появилось знаменитое «правило Ленца», вошедшее в каждый учебник физики.
Мир, наполненный электричеством
Опыты Фарадея стали основой всей современной энергетики. На их принципах работают электростанции, турбогенераторы, трансформаторы и даже маленькие велосипедные динамо-машины.
Благодаря его открытию появилась возможность превращать движение в свет и тепло — и наоборот. Электричество стало универсальной энергией, объединившей промышленность, транспорт и быт. Оно пришло в дома, лаборатории и города.
Наследие великого экспериментатора
Первый динамоаппарат Фарадея, хранящийся сегодня в Музее Королевского института, кажется игрушкой: медная проволока, магнит и стрелка прибора. Но именно с этого «игрушечного» опыта началась эпоха электричества.
Без открытий Фарадея не существовало бы современной цивилизации — от электростанций до ноутбуков и электромобилей. Каждый раз, когда мы включаем свет или заряжаем телефон, мы невольно повторяем тот самый эксперимент, который он провел осенью 1831 года.
Ранее Наука Mail рассказала о дне, когда Альберт Эйнштейн вывел формулу, изменившую все — E=mc².
