Faraday dan Elektromagnetisme

Pada tahun 1791, ahli anatomi Itali Luigi Galvani (1737-98) secara tidak sengaja mendapati bahawa otot-otot katak yang dibedah mengecut jika ia disentuh secara serentak dengan kuar tembaga dan besi. Ahli fizik Itali Alessandro Volta (1745-1827) mengaitkan kesan ini kepada sentuhan dua logam yang berbeza.

Pada tahun 1800, dalam surat kepada Presiden Royal Society, Joseph Banks (1743-1820), Volta mengumumkan penciptaan peranti yang mampu menghasilkan arus elektrik terus. Inilah yang dipanggil "Tiang voltan" yang terdiri daripada cakera zink dan kuprum berselang seli yang dipisahkan oleh pembahagi kadbod yang direndam dalam air masin.

Para saintis segera menyedari kepentingan ciptaan ini. Tidak lama kemudian, orang Inggeris Humphrey Davy (1778-1829) membangunkan "tiang" yang lebih kuat yang dipanggil bateri galvanik, yang membolehkannya mengasingkan buat kali pertama beberapa unsur kimia: natrium, kalium, magnesium, kalsium, strontium dan barium. Pada tahun 1813, Davy menerima seorang pemuda bernama Michael Faraday sebagai pembantu di Institusi Diraja.

Faraday, anak kepada tukang besi yang miskin, dilahirkan pada 22 September 1791 di Newington, Surrey.Dia hanya berjaya mendapat pendidikan rendah dan pada usia 14 tahun telah menjadi perantis di salah seorang penjilid buku London. Profesion penjilid buku memberi peluang kepada pemuda itu untuk membaca buku yang melalui tangannya. Faraday amat kagum dengan artikel mengenai elektrik dalam Encyclopedia Britannica. Pada tahun 1810 beliau menyertai masyarakat falsafah bandar itu, yang membenarkan beliau mendengar ceramah dan menjalankan eksperimen.

Apabila perantisannya berakhir pada tahun 1812, Faraday meninggalkan kerjayanya sebagai penjilid buku. Davy, yang buta sementara akibat letupan di makmal, menjadikannya pembantunya. Pada tahun 1813-15 Davy membawanya dalam perjalanan ke Perancis dan Itali, di mana mereka bertemu dengan ramai saintis terkemuka, termasuk Volta dan Ampère.

Elektrik dan kemagnetan

Pada tahun 1820, ahli fizik Denmark Hans Oersted (1777-1851) mendapati bahawa arus elektrik yang mengalir melalui wayar memesongkan jarum kompas. Penemuan ini menimbulkan minat yang besar, dan tidak lama kemudian di Paris Andre Ampere (1775-1836), melihat demonstrasi eksperimen ini yang dijalankan oleh rakan senegaranya François Arago (1786-1853), mula mencipta teori asas elektromagnetisme.

Ampere mendapati wayar yang membawa arus dalam arah yang sama menarik, wayar yang membawa arus bertentangan menolak, dan gegelung wayar yang melaluinya arus (dia memanggilnya solenoid) berkelakuan seperti magnet. Dia juga mencadangkan menggunakan pesongan jarum magnet berdekatan untuk mengukur magnitud arus-idea yang tidak lama lagi membawa kepada penciptaan galvanometer.

Pada masa itu, Faraday menyatakan idea bahawa garisan tertutup terbentuk di sekeliling konduktor pembawa arus. Pada Oktober 1821dia mencipta peranti yang menunjukkan putaran magnet di sekeliling wayar pembawa arus atau wayar di sekeliling magnet pegun. Ini adalah penukaran pertama tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal.

Generasi semasa
Tanpa menghentikan penyelidikan kimia, Faraday mengetahui bagaimana arus elektrik boleh dicipta menggunakan medan magnet. Dia membuat penemuan ini pada Ogos 1831 hampir secara tidak sengaja.

Cuba untuk menemui hubungan antara medan magnet dan arus elektrik, dia melilitkan dua gegelung di sekeliling batang besi, kemudian menyambungkan salah satu daripadanya kepada bateri untuk mencipta medan magnet, dan menutup yang lain melalui galvanometer. Semasa arus mengalir masuk gegelung pertama, tiada apa yang tidak berlaku, tetapi Faraday perasan bahawa jarum galvanometer berkedut apabila arus muncul atau hilang dalam gegelung pertama. Dia membuat kesimpulan bahawa arus menyebabkan perubahan dalam medan magnet.

Pada tahun 1824, Arago menyedari bahawa putaran cakera tembaga memesongkan jarum kompas yang terletak di atasnya. Sebab untuk kesan ini tidak diketahui. Faraday percaya bahawa putaran cakera dalam medan magnet menyebabkan arus elektrik terhasil di dalamnya, yang seterusnya mencipta medan magnet yang memesongkan jarum.

Pada Oktober 1831, beliau membina peranti serupa di mana cakera tembaga berputar di antara kutub magnet ladam.

Pusat dan tepi cakera disambungkan kepada galvanometer yang menunjukkan aliran arus terus. Tiga bulan selepas penemuan ini, Faraday mencipta pengubah dan penjana elektrik, yang reka bentuknya tidak berubah secara radikal hingga ke hari ini.

Undang-undang elektrolisis

Faraday dapat mengaplikasikan pengetahuannya tentang elektrik kepada kimia dengan merumuskan undang-undang asas elektrolisis.Beliau memperkenalkan istilah "anod", "katod", "kation", "elektrod" dan "elektrolit" ke dalam kegunaan saintifik. Selepas mengkaji nyahcas elektrostatik, beliau menunjukkan bahawa ia mewakili arus elektrik jangka pendek.

Pada tahun 1839, kesihatan Faraday merosot dan dia menghentikan kerja penyelidikan, tetapi pada tahun 1845 dia meneruskannya, kerana berminat dengan kesan medan magnet pada cahaya terkutub. Dia mendapati bahawa elektromagnet berkuasa boleh digunakan untuk memutar satah polarisasi. Ini menyebabkan beliau mencipta teori cahaya elektromagnet, yang kemudiannya dirumuskan dalam bentuk matematik oleh James Clerk Maxwell (1831-79).

Faraday berhenti bekerja di Institusi Diraja pada tahun 1862, selepas itu dia tinggal dalam pengasingan di bilik yang diberikan kepadanya oleh Ratu Victoria di Istana Hampton Court, di mana dia meninggal dunia pada 25 Ogos 1867.