マイケル・ファラデー、独学の天才: 電気力学の起源

独学の天才

ロンドンの質素な家庭に生まれ、マイケル・ファラデー(1791-1867) 初等教育しか受けていません。 彼は製本職人の見習いになり、そのおかげで科学的な作品に触れることができました。 実験に情熱を持っていた彼は、有名な物理学者や化学者の会議に出席しました。ハンフリー・デイビー（1778-1829）。 彼のやる気に感銘を受けたデイビーは、彼を王立研究所の研究室の助手として雇います。 この地位は、並外れた科学者としてのキャリアの始まりを示します。

電磁革命

1821 年、ファラデーは、磁石の周りで導線が連続的に回転することを実験的に実証しました。これは、電気エネルギーを機械的運動に初めて変換したものであり、これが原始的な電気モーターでした。 1831 年に彼は電磁誘導を発見し、磁場の変化が電流を誘導することを確立しました。変圧器と交流発電機の基礎となるこの法則は、今日ではファラデーの法則として知られています。 \( \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \) ここで、 \( \mathcal{E} \) は誘導起電力、 \( \Phi_B \) は磁束です。

優秀な実験者

ファラデーは高度な数学を避け、電場と磁場を理解するために観察と暗黙の図に依存することを好みました。 彼は相互作用を視覚化するために力線を導入しました。この概念は、後に によって取り上げられ、形式化されました。ジェームズ・クラーク・マクスウェル(1831-1879) 彼の方程式で。

ファラデーの原始的な電気モーター

1821 年に製造されたファラデーの電気モーターは、磁気相互作用による電気エネルギーから機械エネルギーへの直接変換を実証する先駆的な実験です。彼の実験装置は基本的に、水槽に浸された永久磁石と、その上に吊り下げられた導線が直流電源に接続されたもので構成されています。

電流がワイヤに流れると、次の式で与えられるローレンツ力が発生します。 \( \vec{F} = I \, \vec{L} \times \vec{B} \) ここで、 \( I \) は電流の強さ、 \( \vec{L} \) は電流が流れるワイヤのベクトルの方向と長さ、 \( \vec{B} \) は磁石の磁場です。ワイヤと磁場に垂直なこの力により、磁石の周囲でワイヤが連続的に円運動します。

この実験は、電気モーターの基本原理を示しています。つまり、電磁結合により、電気の流れを機械的な仕事に変換することが可能になります。初歩的ではありますが、この実験用マシンは、数え切れないほどの技術的用途で使用される、より効率的で複雑な現代の電気モーターの先駆けとなります。

優秀な実験者

ファラデーは高度な数学を避け、電場と磁場を理解するために観察と暗黙の図に依存することを好みました。彼は相互作用を視覚化するために力線を導入しました。この概念は、後にジェームズ・クラーク・マクスウェルによって方程式で取り上げられ、形式化されました。

科学的および倫理的遺産

ファラデーはまた、ベンゼンを単離し、最初のガス液化装置を発明し、電気化学現象を研究しました。彼は軍の関与を一切拒否し、模範的な科学倫理を示した。そこにはファラデーケージそして電気容量の単位、ファラド、彼の名前が付けられています。

ファラデーとマクスウェルの比較