Michael Faraday, die uit een zeer arm gezin kwam, werd een van de grootste wetenschappers in de geschiedenis. Zijn prestatie was opmerkelijk in een tijd waarin wetenschap meestal voorbehouden was aan mensen die in rijke families geboren waren. De eenheid van elektrische capaciteit wordt ter ere van hem de farad genoemd, met het symbool F.
Onderwijs en vroege leven
Michael Faraday werd geboren op 22 september 1791 in Londen, Engeland, UK. Hij was het derde kind van James en Margaret Faraday. Zijn vader was een smid die een slechte gezondheid had. Vóór het huwelijk was zijn moeder bediende geweest. Het gezin leefde in een zekere mate van armoede.
Michael Faraday ging tot zijn dertiende naar een plaatselijke school, waar hij een basisopleiding kreeg. Om geld te verdienen voor het gezin ging hij als bezorger bij een boekwinkel werken. Hij werkte hard en maakte indruk op zijn werkgever. Na een jaar promoveerde hij tot leerling boekbinder.
Boekbinden en wetenschap ontdekken
Michael Faraday wilde graag meer over de wereld – hij beperkte zich niet tot het binden van de winkelboeken. Nadat hij elke dag hard had gewerkt, bracht hij zijn vrije tijd door met het lezen van de boeken die hij had ingebonden.
Geleidelijk ontdekte hij dat hij steeds meer over wetenschap las. Twee boeken boeiden hem in het bijzonder:
- The Encyclopedia Britannica – zijn bron voor elektrische kennis en nog veel meer
- Conversations on Chemistry – 600 pagina’s chemie voor gewone mensen geschreven door Jane Marcet
Hij raakte zo gefascineerd dat hij een deel van zijn magere loon begon te besteden aan chemicaliën en apparatuur om de waarheid te bevestigen van wat hij las.
Naarmate hij meer leerde over wetenschap hoorde hij dat de bekende wetenschapper John Tatum een serie openbare lezingen ging geven over natuurfilosofie (natuurkunde). Voor het bijwonen van de lezingen zou de vergoeding één shilling zijn – te veel voor Michael Faraday. Zijn oudere broer, een smid, die onder de indruk was van de groeiende toewijding van zijn broer aan de wetenschap, gaf hem de shilling die hij nodig had.
Het is de moeite waard te zeggen dat de parallellen in de levens van Michael Faraday en Joseph Henry nogal opvallend zijn. Beiden werden in armoede geboren; had vaders die vaak niet konden werken vanwege een slechte gezondheid; werd leerlingen; werden geïnspireerd om wetenschappers te worden door bepaalde boeken te lezen; waren vroom religieus; werden laboratoriumassistenten; hun grootste bijdragen werden geleverd in hetzelfde wetenschappelijke tijdperk op het gebied van elektrotechniek; en beide hebben een SI-eenheid die ter ere van hen wordt genoemd.
Inleiding tot Humphry Davy en More Science
De opleiding van Faraday ging nog een stap omhoog toen William Dance, een klant van de boekwinkel, vroeg of hij zou graag kaartjes willen hebben om Sir Humphry Davy te horen spreken in de Royal Institution.
Sir Humphry Davy was een van de beroemdste wetenschappers ter wereld. Faraday greep zijn kans en woonde vier lezingen bij over een van de nieuwste problemen in de chemie: het definiëren van zuurgraad. Hij zag Davy experimenten uitvoeren tijdens de lezingen.
Dit was de wereld waarin hij wilde leven, hield hij zichzelf voor. Hij maakte aantekeningen en voegde er vervolgens zoveel aan toe dat hij een handgeschreven boek van 300 pagina’s produceerde, dat hij bond en naar Davy stuurde als eerbetoon.
Een tekening uit 1802 door James Gillray van een andere spannende wetenschappelijke lezing aan de Royal Institution! Humphry Davy is de donkerharige man die de gaszak vasthoudt.
Op dat moment was Faraday begonnen met meer geavanceerde experimenten aan de achterkant van de boekwinkel, het bouwen van een elektrische batterij met koperen munten en zinken schijven gescheiden door vochtig, zout papier. Hij gebruikte zijn batterij om chemicaliën zoals magnesiumsulfaat af te breken. Dit was het soort scheikunde dat Humphry Davy had gepionierd.
In oktober 1812 eindigde de leertijd van Faraday en hij begon te werken als boekbinder bij een nieuwe werkgever, die hij onaangenaam vond.
Anderen ‘Ongelukken helpen Faraday
En toen was er een gelukkig (voor Faraday) ongeluk. Sir Humphry Davy raakte gewond bij een explosie toen een experiment mislukte: dit had tijdelijk invloed op zijn schrijfvaardigheid. Faraday slaagde erin om een paar dagen werk te krijgen en aantekeningen te maken voor Davy, die onder de indruk was van het boek dat Faraday hem had gestuurd. Het had toch een aantal voordelen om boekbinder te zijn!
Toen zijn korte tijd als Davy’s notulist eindigde, stuurde Faraday een briefje naar Davy met de vraag of hij misschien als zijn assistent zou worden aangenomen. Kort daarna werd een van Davy’s laboratoriumassistenten ontslagen wegens wangedrag, en Davy stuurde een bericht naar Faraday met de vraag of hij de baan van chemisch assistent zou willen.
Zou hij de baan leuk vinden? Werken bij de Royal Institution, met een van de beroemdste wetenschappers ter wereld? Er kon maar één antwoord zijn!
Faraday’s Lifetime in Context
Faraday’s levensduur en de levens van verwante wetenschappers en wiskundigen.
Michael Faraday’s carrière bij de Royal Institution
Faraday begon op 1 maart 1813 op 21-jarige leeftijd te werken bij de Royal Institution of Great Britain. / p>
Zijn salaris was goed en hij kreeg een kamer op de zolder van de Royal Institution om in te wonen. Hij was erg blij met de manier waarop de zaken waren afgelopen.
Hij was voorbestemd om 54 jaar verbonden te zijn aan de Royal Institution, om uiteindelijk hoogleraar Chemie te worden. Zijn eerste baan was als chemisch assistent, waarbij hij apparatuur voorbereidde voor experimenten en lezingen. Hierbij werd gewerkt met stikstoftrichloride, het explosief dat Davy al had verwond. Faraday zelf werd kort bewusteloos geslagen door een nieuwe stikstofchloride-explosie, en toen raakte Davy opnieuw gewond, waardoor hij eindelijk een einde maakte aan het werk met die specifieke stof.
Na slechts zeven maanden bij de Royal Institution nam Davy Faraday mee. als zijn secretaris op een tournee door Europa die 18 maanden duurde.
Faraday ontmoette veel van Europa’s grootste wetenschappers, waaronder Alessandro Volta, hierboven afgebeeld.
Gedurende deze tijd ontmoette Faraday grote wetenschappers zoals André-Marie Ampère in Parijs en Alessandro Volta in Milaan. In sommige opzichten fungeerde de tour als een universitaire opleiding, en Faraday heeft er veel van geleerd.
Hij was echter een groot deel van de tour ongelukkig, want naast zijn wetenschappelijke en secretariële werk moest hij een persoonlijke dienaar zijn van Davy en Davy’s vrouw, wat hij niet leuk vond. Davy’s vrouw weigerde Faraday als een gelijke te behandelen, omdat hij uit een lager gezin kwam.
Maar terug in Londen begon het er weer beter uit te zien. De Royal Institution verlengde het contract van Faraday en verhoogde zijn salaris. Davy begon hem zelfs te erkennen in academische papers:
“Schuld aan meneer Michael Faraday voor veel bekwame hulp.”
In 1816, 24 jaar oud, gaf Faraday zijn allereerste lezing over de eigenschappen van materie aan de City Philosophical Society. En hij publiceerde zijn allereerste academische paper, waarin hij zijn analyse van calcium besprak hydroxide, in de Quarterly Journal of Science.
In 1821, 29 jaar oud, werd hij gepromoveerd tot hoofdinspecteur van House and Laboratory of the Royal Institution. Hij trouwde ook met Sarah Barnard. Hij en zijn bruid woonden in kamers in de Royal Institution voor het grootste deel van de volgende 46 jaar: ze woonden niet langer op zolderkamers, maar woonden in een comfortabele suite waar Humphry Davy zelf ooit in had gewoond.
In 1824, 32 jaar oud, werd hij gekozen in de Royal Society. Dit was een erkenning dat hij op zichzelf een opmerkelijke wetenschapper was geworden.
In 1825, 33 jaar oud, werd hij directeur van het Royal Institution’s Laboratory.
In 1825 33, 41 jaar oud, werd hij Fullerian Professor of Chemistry aan de Royal Institution of Great Britain. Hij bekleedde deze functie voor de rest van zijn leven.
In 1848, op 54-jarige leeftijd, en opnieuw in 1858 werd hem het voorzitterschap van de Royal Society aangeboden, maar hij wees het af.
Michael Faraday’s wetenschappelijke prestaties en ontdekkingen
Het zou gemakkelijk zijn om een boek te vullen met details van alle ontdekkingen van Faraday – zowel in scheikunde als natuurkunde. Het is geen toeval dat Albert Einstein foto’s bewaarde van drie wetenschappers in zijn kantoor: Isaac Newton, James Clerk Maxwell en Michael Faraday.
Grappig genoeg, hoewel in Faraday’s leven mensen het woord natuurkundige begonnen te gebruiken, hield Faraday een hekel aan het woord en beschreef hij zichzelf altijd als een filosoof.
Hij was een man die toegewijd was aan ontdekking door middel van experimenten, en hij stond erom bekend dat hij nooit de ideeën opgaf die voortkwamen uit zijn wetenschappelijke intuïtie.
Als hij dacht dat een idee een goed idee was, zou hij door meerdere mislukkingen heen blijven experimenteren totdat hij kreeg wat hij verwachtte; of totdat hij uiteindelijk besloot dat moeder natuur had laten zien dat zijn intuïtie verkeerd was – maar in het geval van Faraday was dit zeldzaam.
Hier zijn enkele van zijn meest opmerkelijke ontdekkingen:
1821: Ontdekking van elektromagnetische rotatie
Dit is een glimp van wat zich uiteindelijk zou ontwikkelen tot de elektromotor, gebaseerd op de ontdekking van Hans Christian Oersted dat een draad met elektrische stroom magnetische eigenschappen heeft.
Faraday’s elektromagnetische rotatieapparaat. Elektriciteit stroomt door de draden. De vloeistof in de bekers is kwik, een goede geleider van elektriciteit. In de beker aan de rechterkant roteert de metaaldraad continu rond de centrale magneet zolang er elektrische stroom door het circuit loopt.
1823: Gas Liquefaction and Refrigeration
In 1802 had John Dalton zijn overtuiging uitgesproken dat alle gassen vloeibaar gemaakt konden worden door het gebruik van lage temperaturen en / of hoge drukken.Faraday leverde hard bewijs voor Daltons overtuiging toen hij onder hoge druk de allereerste vloeibare monsters van chloor en ammoniak produceerde.
Aantonen dat ammoniak onder druk vloeibaar gemaakt kon worden en vervolgens verdampt om afkoeling te veroorzaken, leidde tot commerciële koeling.
De ammoniakvervloeiing was van verder belang, omdat Faraday opmerkte dat toen hij liet de ammoniak weer verdampen, het zorgde voor afkoeling.
Het principe van koeling door kunstmatige verdamping was in het openbaar gedemonstreerd door William Cullen in Edinburgh in 1756. Cullen had een pomp gebruikt om de druk boven een fles ether te verlagen, waardoor de ether snel verdampte. De verdamping veroorzaakte afkoeling en ijs vormde zich aan de buitenkant van de kolf doordat vocht uit de lucht ermee in contact kwam.
Het belang van Faraday’s ontdekking was dat hij had aangetoond dat mechanische pompen een gas bij kamertemperatuur in een vloeistof kunnen veranderen. De vloeistof kan dan worden verdampt, de omgeving afkoelen en het resulterende gas kan worden verzameld en weer samengeperst door een pomp tot een vloeistof, waarna de hele cyclus kan worden herhaald. Dit is de basis van hoe moderne koelkasten en diepvriezers werken.
In 1862 demonstreerde Ferdinand Carré ’s werelds eerste commerciële ijsbereidingsmachine op de Universal London Exhibition. De machine gebruikte ammoniak als koelmiddel en produceerde ijs met een snelheid van 200 kg per uur.
1825: Ontdekking van benzeen
Historisch gezien is benzeen een van de belangrijkste stoffen in de chemie , beide in praktische zin: het maken van nieuwe materialen; en in theoretische zin – d.w.z. inzicht in chemische binding. Michael Faraday ontdekte benzeen in het olieresidu dat achterblijft bij de productie van gas voor verlichting in Londen.
A model van een benzeenmolecuul.
1831: ontdekking van elektromagnetische inductie
Dit was een enorm belangrijke ontdekking voor de toekomst van zowel wetenschap als technologie. Faraday ontdekte dat een wisselend magnetisch veld ervoor zorgt dat elektriciteit in een elektrisch circuit gaat stromen.
Door de magneet te verplaatsen, gaat er stroom vloeien. U hebt een gevoelige ampèremeter nodig om de kleine stroom die wordt veroorzaakt door een kleine magneet te observeren. Hoe sterker de magneet, hoe groter de stroom. Door een staafmagneet in een draadspoel te duwen, kan een grotere stroom worden opgewekt.
Als je bijvoorbeeld een hoefijzermagneet over een draad beweegt, ontstaat er een elektrische stroom, omdat de beweging van de magneet een wisselend magnetisch veld veroorzaakt.
Vroeger konden mensen alleen elektrische stroom opwekken met een batterij. Nu had Faraday aangetoond dat beweging kan worden omgezet in elektriciteit – of, in meer wetenschappelijke taal, kinetische energie kan worden omgezet in elektrische energie.
Het grootste deel van de stroom in onze huizen wordt tegenwoordig geproduceerd met behulp van dit principe. Rotatie (kinetische energie) wordt door middel van elektromagnetische inductie omgezet in elektriciteit. De rotatie kan worden geproduceerd door stoom onder hoge druk van kolen-, gas- of nucleaire energieturbines; of door waterkrachtcentrales; of door windturbines, bijvoorbeeld.
1834: Faraday’s wetten van elektrolyse
Faraday was een van de belangrijkste spelers bij de oprichting van de nieuwe wetenschap van de elektrochemie, die gebeurtenissen in de grensvlakken van elektroden met ionische substanties. Elektrochemie is de wetenschap die de Li-ionbatterijen en metaalhydride-batterijen heeft geproduceerd die moderne mobiele technologie kunnen aandrijven. De wetten van Faraday zijn essentieel voor ons begrip van batterijen en elektrodereacties.
1836: Uitvinding van de Faraday-kooi
Faraday ontdekte dat wanneer een elektrische geleider wordt opgeladen, alle extra lading op de de buitenkant van de geleider. Dit betekent dat de extra lading niet aan de binnenkant van een kamer of kooi van metaal verschijnt.
De afbeelding bovenaan deze pagina toont een man die een Faraday-pak draagt, dat een metalen voering heeft, die hem beschermt tegen de elektriciteit buiten zijn pak.
Naast het bieden van bescherming voor mensen, kunnen gevoelige elektrische of elektrochemische experimenten in een kooi van Faraday worden geplaatst om interferentie door externe elektrische activiteit te voorkomen.
Kooien van Faraday kunnen ook dode zones creëren voor mobiele communicatie.
Hier fungeert de metalen carrosserie van een auto als een kooi van Faraday, die de inzittenden beschermt tegen elektrische ontlading .
1845: Ontdekking van het Faraday-effect – een magneto-optisch effect
Dit was weer een vitaal experiment in de geschiedenis van de wetenschap, het eerste dat elektromagnetisme en licht met elkaar in verband bracht – een link die uiteindelijk volledig werd beschreven door de vergelijkingen van James Clerk Maxwell in 1864, die vaststelden dat licht een elektromagnetische golf is.
Faraday ontdekte dat een magnetisch veld ervoor zorgt dat het vlak van lichtpolarisatie roteert.
… toen de tegenovergestelde magnetische polen zich aan dezelfde kant bevonden, was er een effect op de gepolariseerde straal, en dus werd bewezen dat magnetische kracht en licht hebben een relatie met elkaar …
Faraday is, en moet altijd blijven, de vader van die uitgebreide wetenschap van elektromagnetisme.
1845: Ontdekking van diamagnetisme als een eigenschap van alle materie
De meeste mensen zijn bekend met ferromagnetisme – het type dat wordt weergegeven door normale magneten.
De kikker is enigszins diamagnetisch. Het diamagnetisme verzet zich tegen een magnetisch veld – in dit geval een zeer sterk magnetisch veld – en de kikker zweeft door magnetische afstoting. Afbeelding door Lijnis Nelemans, Laboratorium voor Hoge Magneetvelden, Radboud Universiteit Nijmegen.
Faraday ontdekte dat alle stoffen diamagnetisch zijn – de meeste zijn zwak, sommige juist sterk.
Diamagnetisme verzet zich tegen de richting van een toegepast magnetisch veld.
Als u bijvoorbeeld de noordpool van een magneet in de buurt van een sterk diamagnetische stof houdt, wordt deze stof door de magneet weggeduwd.
Diamagnetisme in materialen, veroorzaakt door zeer sterke moderne magneten, kunnen worden gebruikt om levitatie te produceren. Zelfs levende wezens, zoals kikkers, zijn diamagnetisch – en kunnen in een sterk magnetisch veld zweven.
The End
Michael Faraday stierf op 25 augustus 1867 in Londen op 75-jarige leeftijd. Hij werd overleefd door zijn vrouw Sarah. Ze hadden geen kinderen. Hij was zijn hele leven een vrome christen geweest en behoorde tot een kleine tak van de religie genaamd Sandemanians.
Tijdens zijn leven werd hem een begrafenis aangeboden in Westminster Abbey, samen met de Britse koningen en koninginnen en wetenschappers met de status van Isaac Newton. Hij wees dit af, ten gunste van een meer bescheiden rustplaats. Zijn graf, waar Sarah ook begraven ligt, is nog steeds te zien op de Highgate Cemetery in Londen.
De natuur is onze vriendelijkste vriend en beste criticus in de experimentele wetenschap, als we maar toelaten dat haar uitspraken onbevooroordeeld in onze gedachten terechtkomen.
Hoe meer we het werk van Faraday bestuderen met het perspectief van tijd, hoe meer we onder de indruk zijn van zijn ongeëvenaarde genialiteit als experimentator en natuurfilosoof. Als we kijken naar de omvang en omvang van zijn ontdekkingen en hun invloed op de vooruitgang van wetenschap en industrie, is er geen eer te groot om de nagedachtenis van Michael Faraday – een van de grootste wetenschappelijke ontdekkers aller tijden – te betalen.
… herinnerend aan de twee titels van Faraday’s basis werk: “Magnetization of light”, “Illumination of force lines.”
Ze lijken ons bijna profetieën te zijn, omdat we nu hebben gezien dat licht in feite kan worden gemagnetiseerd, en … in de natuur zelf, in het noorderlicht, een voorbeeld van verlichting van de magnetische krachtlijnen van de aarde door de elektronen die aan de zon ontsnappen.
Auteur van deze pagina: The Doc
© Alle rechten voorbehouden.
Citeer deze pagina
Gebruik de volgende MLA-compatibele bronvermelding:
"Michael Faraday." Famous Scientists. famousscientists.org. 24 Nov. 2014. Web. <www.famousscientists.org/michael-faraday/>.
Gepubliceerd door FamousScientists.org
Verder lezen van Alfred Marshall Mayer
Henry en Faraday
Popular Science Monthly, jaargang 18, november 1880
