Michael Faraday (Newington Butt, 22 settembre 1791 - Hampton Court, 25 agosto 1867) è stato un fisico e chimico di origine britannica i cui principali contributi sono nelle aree dell'elettromagnetismo e dell'elettrochimica. Tra i suoi contributi alla scienza, e quindi all'umanità, possiamo evidenziare il suo lavoro sull'induzione elettromagnetica, il diamagnetismo e l'elettrolisi..
A causa delle condizioni economiche della sua famiglia, Faraday ricevette poca istruzione formale, quindi dall'età di quattordici anni fu responsabile di colmare queste lacune facendo un gran numero di letture durante il suo apprendistato come rilegatore di libri..
Uno dei libri che ha rilegato e che ha maggiormente influenzato lo scienziato è stato Il miglioramento della mente (Il miglioramento della mente) di Isaac Watts.
Faraday è stato un eccellente sperimentatore e ha trasmesso le sue scoperte in un linguaggio di facile comprensione. Sebbene le sue capacità matematiche non fossero delle migliori, James Clerk Maxwell ha riassunto il suo lavoro e quello degli altri in un gruppo di equazioni.
Nelle parole di Clerk Maxwell: "L'uso delle linee di forza mostra che Faraday era davvero un grande matematico, da cui i futuri matematici potrebbero derivare metodi preziosi e fertili".
L'unità di capacità elettrica del Sistema Internazionale di Unità (SI) è chiamata Farad (F) in suo onore.
Come chimico, Faraday scoprì il benzene, condusse ricerche sul cloro clatrato, il sistema del numero di ossidazione, e creò quello che sarebbe diventato noto come il predecessore del becco Bunsen. Inoltre, ha reso popolari i termini: anodo, catodo, elettrone e ione.
Nell'area della fisica, la sua ricerca e i suoi esperimenti si sono concentrati sull'elettricità e sull'elettromagnetismo..
Il suo studio del campo magnetico è stato fondamentale per lo sviluppo del concetto di campo elettromagnetico e la sua invenzione, da lui stesso denominata "Dispositivi di rotazione elettromagnetica", furono i precursori dell'attuale motore elettrico..
Indice articolo
Michael Faraday è nato il 22 settembre 1791, in un quartiere chiamato Newington Butt, situato a sud di Londra, in Inghilterra. La sua famiglia non era ricca, quindi la sua educazione formale non era molto ampia.
Il padre di Michael si chiamava James ed era un praticante di una dottrina del cristianesimo. Da parte sua, il nome di sua madre era Margaret Hastwell e prima di sposare James lavorava come domestica. Michael aveva 3 fratelli ed era il penultimo dei figli del matrimonio.
Quando Michael aveva quattordici anni, ha lavorato al fianco di George Riebau, che era un libraio e rilegatore. Michael è rimasto in questo lavoro per sette anni, durante i quali è stato in grado di avvicinarsi molto alla lettura..
In questo periodo iniziò ad essere attratto dai fenomeni scientifici, in particolare quelli legati all'elettricità..
All'età di 20 anni, nel 1812, Michael iniziò a frequentare diverse conferenze, quasi sempre invitato da William Dance, un musicista inglese che aveva fondato la Royal Philharmonic Society..
Alcuni degli oratori a cui Michael aveva avuto accesso erano John Tatum, un filosofo e scienziato britannico, e Humphry Davy, un chimico di origine inglese..
Michael Faraday era un uomo molto metodico e ha scritto note abbastanza specifiche che ha inviato a Davy insieme a una nota chiedendo un lavoro..
Questi appunti costituivano un libro di circa 300 pagine e a Davy piacquero molto. Quest'ultimo ha subito un incidente in laboratorio qualche tempo dopo, che ha gravemente danneggiato la sua vista..
In questo contesto, Davy ha assunto Faraday come suo assistente. Allo stesso tempo, il 1 ° marzo 1813, Faraday riuscì a diventare assistente di chimica presso la Royal Institution.
Tra il 1813 e il 1815 Humphry Davy viaggiò in vari paesi d'Europa. Il servo che aveva in quel momento aveva deciso di non partecipare al viaggio, quindi Faraday era quello che doveva adempiere ai compiti del servitore, anche se la sua funzione era quella di assistente chimico..
Si dice che la società inglese di quel tempo fosse estremamente classista, motivo per cui Faraday era visto come un uomo con caratteristiche inferiori..
Anche la moglie di Davy ha insistito per trattare Faraday come un servo, rifiutandosi di riceverlo nella sua carrozza o di farlo mangiare con loro..
Sebbene questo viaggio significasse per Faraday un periodo molto brutto a causa del trattamento sfavorevole ricevuto, allo stesso tempo implicava che potesse avere un contatto diretto con i più importanti campi scientifici e accademici d'Europa..
Già nel 1821 Michael Faraday si dedicò interamente allo studio dell'elettricità, del magnetismo e delle possibilità di entrambi gli elementi..
Nel 1825 Davy era gravemente malato, motivo per cui Faraday divenne il suo sostituto all'interno del laboratorio. Questo è stato il momento in cui ha proposto molte delle sue teorie.
Uno dei più rilevanti era l'idea che sia l'elettricità che il magnetismo e la luce funzionassero come una triade con un carattere unificato..
In quello stesso anno Faraday iniziò le lezioni presso la Royal Institution, chiamato Lezioni di Natale della Royal Institution, che si rivolgevano soprattutto ai bambini e trattavano dei più importanti progressi scientifici dell'epoca, oltre a diversi aneddoti e storie dal campo della scienza.
L'intenzione di questi colloqui era di avvicinare la scienza a quei bambini che non hanno avuto la possibilità di frequentare gli studi formali, come è successo a lui.
Nel 1821 Faraday sposò Sarah Barnard. Le loro famiglie frequentavano la stessa chiesa ed è stato lì che si sono incontrati.
Faraday è stato un uomo molto religioso per tutta la vita ed è stato un seguace della chiesa Sandemaniana, che era derivata dalla Chiesa di Scozia. Ha partecipato attivamente alla sua chiesa, da quando è diventato diacono e persino sacerdote per due anni consecutivi.
Nessun figlio è nato dal matrimonio tra Faraday e Barnard.
Gli anni successivi di Faraday furono pieni di invenzioni ed esperimenti. Nel 1823 scoprì il processo di liquefazione del cloro (passaggio dallo stato gassoso o solido allo stato liquido) e due anni dopo, nel 1825, scoprì lo stesso processo ma per il benzene.
Nel 1831 Faraday scoprì l'induzione elettromagnetica, da cui fu generata la cosiddetta Legge di Faraday o Legge di induzione elettromagnetica. Un anno dopo, nel 1832, ricevette la nomina onoraria di D.ottore di diritto civile per conto dell'Università di Oxford.
Quattro anni dopo Faraday scoprì un meccanismo che fungeva da scatola protettiva per le scosse elettriche. Questa scatola si chiamava gabbia di Faraday e in seguito divenne una delle invenzioni più utilizzate, ancora oggi.
Nel 1845 scoprì l'effetto che riflette una chiara interazione tra luce e magnetismo; questo effetto è stato chiamato effetto Faraday.
La monarchia d'Inghilterra ha offerto a Faraday la nomina di signore, alla quale rifiutò più volte, ritenendolo contrario alle sue convinzioni religiose; Faraday ha associato questo appuntamento alla ricerca del riconoscimento e alla vanità.
La Royal Society ha anche proposto di essere il suo presidente e Faraday ha rifiutato questa offerta, fatta in due diverse occasioni..
La Royal Swedish Academy of Sciences lo nominò membro straniero nel 1838. Un anno dopo Faraday ebbe un esaurimento nervoso; dopo un breve periodo, ha proseguito gli studi.
Nel 1844 l'Accademia francese delle scienze lo incorporò nei suoi membri stranieri, che erano solo 8 personalità.
Nel 1848 Michael Faraday ottenne una casa di grazia e favore, che erano quelle case che appartenevano allo stato inglese e venivano offerte gratuitamente a quelle personalità rilevanti del paese, con l'intenzione di ringraziarle per i servizi resi alla nazione.
Questa casa si trovava nel Middlesex, a Hampton Court, e Faraday vi abitò dal 1858. Fu in quella casa che in seguito morì.
Durante questi anni il governo dell'Inghilterra lo contattò chiedendogli di supportarli nel processo di fabbricazione di armi chimiche nel quadro della guerra di Crimea, avvenuta tra il 1853 e il 1856. Faraday rifiutò questa offerta, poiché la considerava immorale. per partecipare a quel processo.
Michael Faraday morì il 25 agosto 1867, quando aveva 75 anni. Un curioso aneddoto di questo momento è che gli è stato offerto un luogo di sepoltura nella rinomata Abbazia di Westminster, un sito che ha rifiutato.
Tuttavia, all'interno di questa chiesa è possibile trovare una targa che onora Faraday e si trova vicino alla tomba di Isaac Newton. Il suo corpo giace nell'area dissenziente del cimitero di Highgate..
La vita di Michael Faraday era piena di invenzioni e sperimentazioni. Successivamente descriveremo in dettaglio due degli esperimenti più importanti che ha condotto e che sono stati trascendenti per l'umanità.
Per dimostrare la cosiddetta Legge di Faraday o Legge di induzione elettromagnetica, Michael Faraday ha preso un cartone a forma di tubo a cui ha avvolto del filo isolato; in questo modo si forma una bobina.
Successivamente, prese la bobina e la collegò con un voltmetro per misurare la forza elettromotrice indotta mentre faceva passare un magnete attraverso la bobina..
Come conseguenza di questo esperimento, Faraday ha stabilito che un magnete a riposo non è in grado di generare forza elettromotrice, sebbene a riposo generi un campo magnetico elevato. Ciò si riflette nel fatto che, attraverso la bobina, il flusso non varia.
Man mano che il magnete si avvicina alla bobina, il flusso magnetico aumenta rapidamente fino a quando il magnete si trova effettivamente all'interno della bobina. Una volta che il magnete è passato attraverso la bobina, questo flusso diminuisce.
La gabbia di Faraday era la struttura attraverso la quale questo scienziato è riuscito a proteggere gli elementi dalle scariche elettriche.
Faraday eseguì questo esperimento nel 1836, rendendosi conto che l'eccesso di carica di un conduttore influiva su ciò che era al di fuori di esso e non su ciò che era racchiuso da detto conduttore.
Per dimostrarlo, Faraday ha rivestito le pareti di una stanza con un foglio di alluminio e ha generato scariche ad alta tensione attraverso un generatore elettrostatico all'esterno della stanza..
Grazie alla verifica con un elettroscopio, Faraday ha potuto verificare che, infatti, non c'erano cariche elettriche di alcun genere all'interno della stanza.
Questo principio può essere osservato oggi nei cavi e negli scanner, e ci sono altri oggetti che, di per sé, agiscono come gabbie di Faraday, come automobili, ascensori o persino aeroplani..
Dopo che il fisico e chimico danese Hans Christian Ørsted scoprì il fenomeno dell'elettromagnetismo, Humphry Davy e William Hyde Wollaston tentarono senza riuscirci di progettare un motore elettrico..
Faraday, dopo aver discusso con i due scienziati su questo, è riuscito a creare due dispositivi che hanno portato a produrre quella che ha chiamato "rotazione elettromagnetica"..
Uno di questi dispositivi, attualmente noto come "motore omopolare", generava un movimento circolare continuo, prodotto dalla forza magnetica circolare attorno a un filo, che si estendeva ad un contenitore di mercurio con all'interno un magnete. Fornendo corrente al filo con una batteria chimica, ruoterebbe attorno al magnete.
Questo esperimento ha fornito le basi per la moderna teoria elettromagnetica. Tale era l'entusiasmo di Faraday dopo questa scoperta che pubblicò i risultati senza consultare Wollaston o Davy, provocando controversie all'interno della Royal Society e l'assegnazione di Faraday ad attività diverse dall'elettromagnetismo..
Basandosi sulla teoria di John Dalton, in cui affermava che tutti i gas potevano essere portati allo stato liquido, Faraday ha dimostrato la veridicità di questa teoria attraverso un esperimento, oltre ad aver assunto le basi su cui funzionano i moderni frigoriferi e congelatori..
Liquefacendo o liquefacendo (aumentando la pressione e diminuendo la temperatura dei gas) cloro e ammoniaca allo stato gassoso, Faraday riuscì a portare queste sostanze allo stato liquido, che era stato considerato come aventi uno "stato gassoso permanente".
Inoltre è riuscito a riportare l'ammoniaca al suo stato gassoso, osservando che durante questo processo si è generato un raffreddamento.
Questa scoperta ha dimostrato che una pompa meccanica può trasformare un gas a temperatura ambiente in un liquido, produrre raffreddamento quando torna allo stato gassoso ed essere nuovamente compresso in liquido..
Faraday scoprì la molecola del benzene isolandola e identificandola da un residuo oleoso, derivato dalla produzione di gas di accensione, a cui diede il nome di "Bicarburet di idrogeno".
Supponendo che questa scoperta sia un importante risultato della chimica, grazie alle applicazioni pratiche del benzene.
L'induzione elettromagnetica è stata la grande scoperta di Faraday, che ha ottenuto collegando due solenoidi a filo attorno alle estremità opposte di un anello di ferro..
Faraday collegò un solenoide a un galvanometro e lo guardò collegare e scollegare l'altro dalla batteria.
Scollegando e collegando il solenoide, è stato in grado di osservare che quando faceva passare corrente attraverso un solenoide, un'altra corrente veniva temporaneamente indotta nell'altro..
La causa di questa induzione è dovuta al cambiamento del flusso magnetico che si è verificato durante lo scollegamento e il collegamento della batteria.
Questo esperimento è ora noto come "mutua induzione", che si verifica quando il cambiamento di corrente in un induttore induce una tensione in un altro induttore vicino. Questo è il meccanismo con cui funzionano i trasformatori.
Michael Faraday è stato anche uno dei principali responsabili della creazione della scienza dell'elettrochimica, la scienza responsabile della creazione delle batterie attualmente utilizzate dai dispositivi mobili..
Mentre conduceva ricerche sulla natura dell'elettricità, Faraday formulò le sue due leggi dell'elettrolisi.
Il primo di questi afferma che la quantità di sostanza depositata su ciascun elettrodo di una cella elettrolitica è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità che passa attraverso la cella..
La seconda di queste leggi afferma che le quantità di diversi elementi depositati da una data quantità di elettricità sono nella proporzione del loro peso chimico equivalente.
Conosciuto anche come rotazione di Faraday, questo effetto è un fenomeno magnetico-ottico, che è l'interazione tra la luce e un campo magnetico in un mezzo.
L'effetto Faraday provoca la rotazione di un piano di polarizzazione, che è linearmente proporzionale alla componente del campo magnetico nella direzione di propagazione..
Faraday credeva fermamente che la luce fosse un fenomeno elettromagnetico e che quindi dovesse essere influenzata da forze elettromagnetiche..
Così, dopo una serie di prove infruttuose, ha continuato a testare un pezzo di vetro solido contenente tracce di piombo, che ha realizzato ai suoi tempi di fabbricazione del vetro..
In questo modo ha osservato che quando un raggio di luce polarizzata passava attraverso il vetro, nella direzione di una forza magnetica, la luce polarizzata ruotava di un angolo proporzionale alla forza del campo magnetico..
Ha poi testato questo con diversi solidi, liquidi e gas ottenendo elettromagneti più forti..
Faraday ha scoperto che tutti i materiali hanno una debole repulsione verso i campi magnetici, che ha chiamato diamagnetismo..
Cioè, creano un campo magnetico indotto nella direzione opposta a un campo magnetico applicato esternamente, essendo respinti dal campo magnetico applicato.
Ha anche scoperto che i materiali paramagnetici si comportano in modo opposto, essendo attratti da un campo magnetico esterno applicato..
Faraday ha dimostrato che questa proprietà (diamagnetica o paramagnetica) è presente in tutte le sostanze. Il diamagnetismo indotto con magneti extra potenti può essere utilizzato per produrre levitazione.
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