ファラデーと電磁気学

1791 年、イタリアの解剖学者ルイージ ガルヴァーニ (1737-98) は、解剖されたカエルの筋肉が真鍮と鉄のプローブで同時に触れられると収縮することを偶然発見しました。イタリアの物理学者アレッサンドロ・ボルタ (1745-1827) は、この効果は 2 つの異なる金属の接触によるものであると考えました。

1800 年、ボルタ社は王立協会会長ジョセフ バンクス (1743-1820) に宛てた手紙の中で、直流電流を生成できる装置の開発を発表しました。これはいわゆる塩水に浸したボール紙の仕切り板で区切られた亜鉛と銅の交互のディスクで構成される「発電極」。

科学者たちはこの発明の重要性をすぐに認識しました。すぐにイギリス人ハンフリー デイビー (1778-1829) はガルバニ電池と呼ばれるより強力な「柱」を開発し、これによりナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどの多くの化学元素を初めて分離することができました。 1813年、デイビーはマイケル・ファラデーという名の若者を王立研究所の助手として受け入れた。

ファラデーは貧しい鍛冶屋の息子として、1791 年 9 月 22 日にサリー州ニューイントンで生まれました。彼はなんとか初等教育しか受けられず、14歳でロンドンの製本業者の一人に見習いとして入社しました。製本業者という職業は、若者に自分の手を経た本を読む機会を与えました。ファラデーは、ブリタニカ百科事典の電気に関する記事に特に感銘を受けました。 1810 年に彼は市の哲学協会に参加し、講義を聞いたり実験を行ったりすることができました。

1812 年に見習い期間が終了すると、ファラデーは製本業者としてのキャリアを放棄しました。研究室での爆発により一時的に失明したデイビーは、彼を助手にした。 1813年から1815年デイビーは彼をフランスとイタリアへの旅行に連れて行き、そこでボルタやアンペールを含む多くの著名な科学者に会った。

電気と磁気

1820 年、デンマークの物理学者ハンス エルステッド (1777-1851) は、ワイヤーを流れる電流がコンパスの針を偏向させることを発見しました。この発見は大きな関心を呼び、すぐにパリのアンドレ・アンペール (1775-1836) は、同胞のフランソワ・アラゴ (1786-1853) が行ったこの実験のデモンストレーションを見て、電磁気学の基礎理論の作成に着手しました。

アンペールは、同じ方向に電流を流すワイヤーは引き付けられ、反対の電流を流すワイヤーは反発し、電流が流れるワイヤーのコイル (彼はソレノイドと呼びます) が磁石のように動作することを発見しました。彼はまた、近くにある磁針の偏向を利用して電流の大きさを測定することを提案しました。このアイデアはすぐに検流計の発明につながりました。

当時、ファラデーは、電流が流れる導体の周囲に閉じた力線が形成されるという考えを表明しました。 1821年10月彼は、電流が流れるワイヤの周りの磁石の回転、または固定された磁石の周りのワイヤの回転を実証する装置を作成しました。これは電気エネルギーから機械エネルギーへの最初の変換でした。

現世代
ファラデーは化学研究をやめることなく、磁場を使って電流を作り出す方法を発見しました。彼は 1831 年 8 月にこの発見をほとんど偶然にしました。

磁場と電流の関係を調べようとして、彼は鉄の棒に 2 つのコイルを巻き、そのうちの 1 つを電池に接続して磁場を作り、もう 1 つを検流計を通して閉じました。最初のコイルでは何も起こりませんでしたが、ファラデーは、最初のコイルに電流が現れたり消えたりする瞬間に検流計の針がピクピクと動くことに気づきました。彼は、電流が磁場に変化を引き起こすと結論付けました。

1824 年、アラゴは銅の円盤の回転により、その上にあるコンパスの針が偏向することに気づきました。この効果の理由は不明でした。ファラデーは、磁場中で円盤が回転すると円盤内に電流が発生し、その結果磁場が発生して針が偏向されると考えました。

1831 年 10 月に、彼は銅の円盤が馬蹄形磁石の極の間で回転する同様の装置を構築しました。

ディスクの中心と端は、直流の流れを示す検流計に接続されました。この発見の 3 か月後、ファラデーは変圧器と発電機を発明しましたが、その設計は今日に至るまで根本的に変わっていません。

電気分解の法則

ファラデーは、電気分解の基本法則を定式化することで、電気の知識を化学に応用することができました。彼は、「アノード」、「カソード」、「カチオン」、「電極」、「電解質」という用語を科学的に使用するように導入しました。彼は静電気放電を研究した後、それが短命の電流を表すことを示しました。

1839 年にファラデーの健康状態が悪化し、研究活動を中止しましたが、偏光に対する磁場の影響に興味を持ち、1845 年に研究を再開しました。彼は、強力な電磁石を使用して偏光面を回転できることを発見しました。これにより、彼は光の電磁理論を作成することになり、後にジェームズ クラーク マクスウェル (1831-79) によって数学的な形で定式化されました。

ファラデーは 1862 年に王立研究所での仕事をやめ、その後ハンプトン コート宮殿のビクトリア女王から与えられた部屋で隠棲し、1867 年 8 月 25 日に亡くなりました。