Michael Faraday, issu d’une famille très pauvre, est devenu l’un des plus grands scientifiques de l’histoire. Son exploit était remarquable à une époque où la science était généralement l’apanage des personnes nées dans des familles riches. L’unité de capacité électrique est nommée farad en son honneur, avec le symbole F.
Éducation et petite enfance
Michael Faraday est né le 22 septembre 1791 à Londres, en Angleterre, ROYAUME-UNI. Il était le troisième enfant de James et Margaret Faraday. Son père était un forgeron en mauvaise santé. Avant le mariage, sa mère était servante. La famille vivait dans une certaine pauvreté.
Michael Faraday a fréquenté une école locale jusqu’à l’âge de 13 ans, où il a reçu une éducation de base. Pour gagner de l’argent pour la famille, il a commencé à travailler comme livreur pour une librairie. Il a travaillé dur et a impressionné son employeur. Au bout d’un an, il a été promu apprenti relieur.
Reliure et découverte de la science
Michael Faraday était impatient d’en savoir plus sur le monde – il ne s’est pas limité à relier les livres de la boutique. Après avoir travaillé dur chaque jour, il passait son temps libre à lire les livres qu’il avait reliés.
Peu à peu, il s’est rendu compte qu’il lisait de plus en plus sur la science. Deux livres en particulier l’ont captivé:
- The Encyclopedia Britannica – sa source de connaissances électriques et bien plus encore
- Conversations on Chemistry – 600 pages de chimie pour les gens ordinaires écrits par Jane Marcet
Il est devenu tellement fasciné qu’il a commencé à dépenser une partie de son maigre salaire en produits chimiques et appareils pour confirmer la véracité de ce qu’il lisait.
Au fur et à mesure qu’il apprenait plus à propos de la science, il a entendu que le scientifique bien connu John Tatum allait donner une série de conférences publiques sur la philosophie naturelle (physique). Pour assister aux conférences, les frais seraient d’un shilling – trop pour Michael Faraday. Son frère aîné, un forgeron, impressionné par le dévouement croissant de son frère pour la science, lui a donné le shilling dont il avait besoin.
Il vaut la peine de dire que les parallèles dans la vie de Michael Faraday et Joseph Henry sont plutôt frappants. Tous deux sont nés dans la pauvreté; avait des pères qui souvent ne pouvaient pas travailler en raison de problèmes de santé; sont devenus apprentis; ont été inspirés à devenir des scientifiques en lisant des livres particuliers; étaient pieusement religieux; sont devenus des assistants de laboratoire; leurs plus grandes contributions ont été faites à la même époque scientifique dans le domaine de la science électrique; et les deux ont une unité SI nommée en leur honneur.
Introduction à Humphry Davy et More Science
L’éducation de Faraday a franchi une nouvelle étape lorsque William Dance, un client de la librairie, a demandé si il aimerait avoir des billets pour entendre Sir Humphry Davy donner une conférence à la Royal Institution.
Sir Humphry Davy était l’un des scientifiques les plus célèbres au monde. Faraday a sauté sur l’occasion et a assisté à quatre conférences sur l’un des problèmes les plus récents de la chimie: définir l’acidité. Il a regardé Davy effectuer des expériences lors des conférences.
C’était le monde dans lequel il voulait vivre, se dit-il. Il a pris des notes, puis a fait tellement d’ajouts aux notes qu’il a produit un livre manuscrit de 300 pages, qu’il a relié et envoyé à Davy en hommage.
Un dessin de 1802 par James Gillray d’une autre conférence scientifique passionnante à la Royal Institution! Humphry Davy est l’homme aux cheveux noirs qui tient le sac à gaz.
À cette époque, Faraday avait commencé des expériences plus sophistiquées à l’arrière de la librairie, en construisant une batterie électrique à l’aide de pièces de cuivre et de disques de zinc séparés par du papier humide et salé. Il a utilisé sa batterie pour décomposer des produits chimiques tels que le sulfate de magnésium. C’était le type de chimie qu’Humphry Davy avait mis au point.
En octobre 1812, l’apprentissage de Faraday prit fin et il commença à travailler comme relieur chez un nouvel employeur, qu’il trouva désagréable.
Autres «Les malheurs aident Faraday
Et puis il y a eu un heureux accident (pour Faraday). Sir Humphry Davy a été blessé dans une explosion lorsqu’une expérience a mal tourné: cela a temporairement affecté sa capacité à écrire. Faraday a réussi à trouver du travail pendant quelques jours en prenant des notes pour Davy, qui avait été impressionné par le livre que Faraday lui avait envoyé. Il y avait des avantages à être relieur après tout!
À la fin de sa courte période en tant que preneur de notes de Davy, Faraday a envoyé une note à Davy, lui demandant s’il pouvait être employé comme assistant. Peu de temps après, l’un des assistants de laboratoire de Davy a été licencié pour inconduite, et Davy a envoyé un message à Faraday lui demandant s’il aimerait le poste d’assistant chimiste.
Aimerait-il ce poste? Travailler à la Royal Institution, avec l’un des scientifiques les plus célèbres au monde? Il ne pouvait y avoir qu’une seule réponse!
La vie de Faraday en contexte
La vie de Faraday et la durée de vie des scientifiques apparentés et mathématiciens.
La carrière de Michael Faraday à la Royal Institution
Faraday a commencé à travailler à la Royal Institution of Great Britain à l’âge de 21 ans le 1er mars 1813.
Son salaire était bon et on lui a donné une chambre dans le grenier de la Royal Institution pour y vivre. Il était très content de la façon dont les choses s’étaient déroulées.
Il était destiné à être associé à la Royal Institution pendant 54 ans, pour finir comme professeur de chimie. Son premier emploi était d’assistant chimiste, préparant des appareils pour des expériences et des conférences. Cela impliquait de travailler avec du trichlorure d’azote, l’explosif qui avait déjà blessé Davy. Faraday lui-même a été brièvement assommé par une autre explosion de chlorure d’azote, puis Davy a été à nouveau blessé, mettant finalement un terme au travail avec cette substance particulière.
Après seulement sept mois à la Royal Institution, Davy a pris Faraday comme son secrétaire lors d’une tournée en Europe qui a duré 18 mois.
Faraday a rencontré plusieurs des plus grands scientifiques européens, dont Alessandro Volta, illustré ci-dessus.
Pendant ce temps, Faraday a rencontré de grands scientifiques comme André-Marie Ampère à Paris et Alessandro Volta à Milan. À certains égards, la tournée a agi comme une formation universitaire et Faraday en a beaucoup appris.
Il a cependant été malheureux pendant une grande partie de la tournée, car en plus de son travail scientifique et de secrétariat, il devait être un serviteur personnel de Davy et de l’épouse de Davy, ce qu’il n’a pas apprécié. L’épouse de Davy a refusé de traiter Faraday comme un égal, parce qu’il venait d’une famille de la classe inférieure.
De retour à Londres, cependant, les choses ont recommencé à s’améliorer. L’institution royale a renouvelé le contrat de Faraday et augmenté son salaire. Davy a même commencé à le reconnaître dans des articles universitaires:
« Je suis redevable à M. Michael Faraday pour son aide précieuse. »
En 1816, âgé de 24 ans, Faraday donna sa première conférence sur les propriétés de la matière à la City Philosophical Society. Et il publia son tout premier article académique sur son analyse du calcium hydroxyde, dans le Quarterly Journal of Science.
En 1821, à 29 ans, il fut promu surintendant de la maison et du laboratoire de l’institution royale. Il épousa également Sarah Barnard. Lui et son épouse vivaient dans des chambres dans l’institution royale pendant la majeure partie des 46 années suivantes: plus dans les chambres mansardées, ils vivaient dans une suite confortable où Humphry Davy avait lui-même vécu une fois.
En 1824, âgé de 32 ans, il fut élu à la Royal Society. C’était la reconnaissance qu’il était devenu un scientifique remarquable à part entière.
En 1825, à 33 ans, il devint directeur du laboratoire de la Royal Institution.
En 18 33 ans, âgé de 41 ans, il devient professeur fullerian de chimie à la Royal Institution of Great Britain. Il a occupé ce poste pour le reste de sa vie.
En 1848, âgé de 54 ans, et de nouveau en 1858, il s’est vu offrir la présidence de la Royal Society, mais il a refusé.
Réalisations et découvertes scientifiques de Michael Faraday
Il serait facile de remplir un livre avec les détails de toutes les découvertes de Faraday – en chimie et en physique. Ce n’est pas un hasard qu’Albert Einstein a utilisé pour conserver les photos de trois scientifiques dans son bureau: Isaac Newton, James Clerk Maxwell et Michael Faraday.
Curieusement, bien que du vivant de Faraday, les gens aient commencé à utiliser le mot physicien, Faraday n’aimait pas le mot et se décrivait toujours comme un philosophe.
C’était un homme dévoué à la découverte à travers l’expérimentation, et il était célèbre pour ne jamais abandonner les idées qui venaient de son intuition scientifique.
S’il pensait qu’une idée était bonne, il continuerait d’expérimenter à travers de multiples échecs jusqu’à ce qu’il obtienne ce qu’il attendait; ou jusqu’à ce qu’il décide finalement que Mère Nature avait montré que son intuition était fausse – mais dans le cas de Faraday, c’était rare.
Voici quelques-unes de ses découvertes les plus notables:
1821: Découverte de la rotation électromagnétique
Voici un aperçu de ce qui allait devenir le moteur électrique, basé sur la découverte de Hans Christian Oersted selon laquelle un fil transportant du courant électrique a des propriétés magnétiques.
Appareil de rotation électromagnétique de Faraday. L’électricité circule à travers les fils. Le liquide dans les tasses est du mercure, un bon conducteur d’électricité. Dans la coupelle de droite, le fil métallique tourne en continu autour de l’aimant central tant que le courant électrique circule dans le circuit.
1823: Liquéfaction et réfrigération de gaz
En 1802, John Dalton avait exprimé sa conviction que tous les gaz pouvaient être liquéfiés par l’utilisation de basses températures et / ou de hautes pressions.Faraday a fourni des preuves tangibles de la croyance de Dalton lorsqu’il a utilisé des pressions élevées pour produire les premiers échantillons liquides de chlore et d’ammoniaque.
Montrer que l’ammoniac pouvait être liquéfié sous pression, puis évaporé pour provoquer un refroidissement, a conduit à la réfrigération commerciale.
La liquéfaction de l’ammoniac était plus intéressante, car Faraday a observé que lorsqu’il a permis à l’ammoniac de s’évaporer à nouveau, cela a provoqué un refroidissement.
Le principe du refroidissement par évaporation artificielle avait été démontré publiquement par William Cullen à Édimbourg en 1756. Cullen avait utilisé une pompe pour réduire la pression au-dessus d’un flacon d’éther, provoquant l’évaporation rapide de l’éther. L’évaporation a provoqué un refroidissement et de la glace s’est formée à l’extérieur du ballon lorsque l’humidité de l’air entrait en contact avec lui.
L’importance de la découverte de Faraday était qu’il avait montré que les pompes mécaniques pouvaient transformer un gaz à température ambiante en un liquide. Le liquide pourrait alors être évaporé, refroidissant son environnement et le gaz résultant pourrait être collecté et comprimé par une pompe en un liquide à nouveau, puis tout le cycle pourrait être répété. C’est la base du fonctionnement des réfrigérateurs et des congélateurs modernes.
En 1862, Ferdinand Carré a présenté la première machine à glace commerciale au monde à l’Exposition universelle de Londres. La machine utilisait de l’ammoniac comme liquide de refroidissement et produisait de la glace à raison de 200 kg par heure.
1825: Découverte du benzène
Historiquement, le benzène est l’une des substances les plus importantes en chimie , à la fois dans un sens pratique – c’est-à-dire fabriquer de nouveaux matériaux; et dans un sens théorique – c’est-à-dire comprendre la liaison chimique. Michael Faraday a découvert du benzène dans le résidu huileux laissé par la production de gaz pour l’éclairage à Londres.
A modèle d’une molécule de benzène.
1831: Découverte de l’induction électromagnétique
Ce fut une découverte extrêmement importante pour l’avenir de la science et de la technologie. Faraday a découvert qu’un champ magnétique variable fait circuler l’électricité dans un circuit électrique.
Déplacer l’aimant fait circuler un courant. Vous avez besoin d’un ampèremètre sensible pour observer le petit courant causé par un petit aimant. Plus l’aimant est fort, plus le courant est important. Pousser un barreau magnétique dans une bobine de fil peut générer un courant plus important.
Par exemple, déplacer un aimant en fer à cheval sur un fil produit un courant électrique, car le mouvement de l’aimant provoque un champ magnétique variable.
Auparavant, les gens ne pouvaient produire du courant électrique qu’avec une batterie. Maintenant Faraday avait montré que le mouvement pouvait être transformé en électricité – ou dans un langage plus scientifique, l’énergie cinétique pouvait être convertie en énergie électrique.
La plupart de l’énergie dans nos maisons aujourd’hui est produite en utilisant ce principe. La rotation (énergie cinétique) est convertie en électricité par induction électromagnétique. La rotation peut être produite par de la vapeur à haute pression provenant de turbines tournantes à charbon, à gaz ou à énergie nucléaire; ou par des centrales hydroélectriques; ou par des éoliennes, par exemple.
1834: les lois de l’électrolyse de Faraday
Faraday a été l’un des acteurs majeurs dans la fondation de la nouvelle science de l’électrochimie, qui étudie les événements à les interfaces des électrodes avec des substances ioniques. L’électrochimie est la science qui a produit les batteries Li-ion et les batteries à hydrure métallique capables d’alimenter la technologie mobile moderne. Les lois de Faraday sont vitales pour notre compréhension des batteries et des réactions des électrodes.
1836: Invention de la cage de Faraday
Faraday a découvert que lorsqu’un conducteur électrique se charge, toute la charge supplémentaire reste allumée l’extérieur du conducteur. Cela signifie que le supplément n’apparaît pas à l’intérieur d’une pièce ou d’une cage en métal.
L’image en haut de cette page montre un homme vêtu d’un costume Faraday, qui a une doublure métallique, le protégeant de l’électricité à l’extérieur de son costume.
En plus d’offrir une protection aux personnes, des expériences électriques ou électrochimiques sensibles peuvent être placées à l’intérieur d’une cage de Faraday pour éviter les interférences dues à l’activité électrique externe.
Les cages de Faraday peuvent également créer des zones mortes pour les communications mobiles.
Ici, la carrosserie métallique d’une voiture agit comme une cage de Faraday, protégeant les occupants de la décharge électrique .
1845: Découverte de l’effet Faraday – un effet magnéto-optique
Ce fut une autre expérience vitale dans l’histoire de la science, la première à lier électromagnétisme et lumière – un lien enfin entièrement décrit par les équations de James Clerk Maxwell en 1864, qui établissaient que la lumière est une onde électromagnétique.
Faraday a découvert qu’un champ magnétique fait tourner le plan de polarisation de la lumière.
… quand les pôles magnétiques contraires étaient du même côté, il y avait un effet produit sur le rayon polarisé, et ainsi la force magnétique et la lumière se sont avérées ont des relations les uns avec les autres…
Faraday est, et doit toujours rester, le père de cette science élargie de l’électromagnétisme.
1845: Découverte du diamagnétisme comme propriété de toute matière
La plupart des gens connaissent le ferromagnétisme – le type indiqué par les aimants normaux.
La grenouille est légèrement diamagnétique. Le diamagnétisme s’oppose à un champ magnétique – dans ce cas un champ magnétique très fort – et la grenouille flotte à cause de la répulsion magnétique. Image de Lijnis Nelemans, Laboratoire d’aimants à champ élevé, Université Radboud de Nimègue.
Faraday a découvert que toutes les substances sont diamagnétiques – la plupart le sont faiblement, certaines le sont fortement.
Le diamagnétisme s’oppose à la direction d’une champ magnétique.
Par exemple, si vous mainteniez le pôle nord d’un aimant près d’une substance fortement diamagnétique, cette substance serait repoussée par l’aimant.
Diamagnétisme dans les matériaux, induit par une très forte aimants modernes, peuvent être utilisés pour produire de la lévitation. Même les êtres vivants, comme les grenouilles, sont diamagnétiques – et peuvent être lévités dans un champ magnétique puissant.
The End
Michael Faraday est décédé à l’âge de 75 ans le 25 août 1867 à Londres. Il a laissé dans le deuil sa femme Sarah. Ils n’avaient pas d’enfants. Il avait été un chrétien pieux toute sa vie, appartenant à une petite branche de la religion appelée sandemaniens.
Au cours de sa vie, il s’est vu offrir une sépulture à l’abbaye de Westminster avec les rois et reines de Grande-Bretagne et des scientifiques de la stature d’Isaac Newton. Il a refusé, en faveur d’un lieu de repos plus modeste. Sa tombe, où Sarah est également enterrée, est toujours visible au cimetière de Highgate à Londres.
La nature est notre meilleure amie et notre meilleure critique en science expérimentale si nous permettons seulement à ses indications de devenir impartiales dans nos esprits.
Plus nous étudions le travail de Faraday avec la perspective du temps, plus nous sommes impressionnés par son génie incomparable en tant qu’expérimentateur et philosophe naturel. Quand on considère l’ampleur et l’étendue de ses découvertes et leur influence sur le progrès de la science et de l’industrie, il n’y a pas d’honneur trop grand à rendre à la mémoire de Michael Faraday – l’un des plus grands découvreurs scientifiques de tous les temps.
… rappelant les deux titres de Faraday’s basic travail: « Magnétisation de la lumière », « Illumination des lignes de force. »
Ils nous apparaissent presque comme des prophéties, car nous avons maintenant vu que la lumière peut en fait être magnétisée, et… dans la nature elle-même, dans les aurores boréales, un exemple d’illumination des lignes de force magnétiques de la Terre par les électrons s’échappant du soleil.
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"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
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Lectures complémentaires
Alfred Marshall Mayer
Henry et Faraday
Popular Science Monthly, Volume 18, novembre 1880
