Повідомлення майкл фарадей коротко. Інтерелектро - біографія Майкл Фарадей

ФАРАДЕЙ (Faraday) Майкл (1791-1867), англійський фізик, основоположник вчення про електромагнітне поле, іноземний почесний член Петербурзької АН (1830). Виявив хімічну дію електричного струму, взаємозв'язок між електрикою та магнетизмом, магнетизмом та світлом. Відкрив (1831) електромагнітну індукцію - явище, що лягло в основу електротехніки. Встановив (1833-34) закони електролізу, названі його ім'ям, відкрив пара- та діамагнетизм, обертання площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея). Доказав тотожність різних видівелектрики. Ввів поняття електричного та магнітного поля, висловив ідею існування електромагнітних хвиль.

Фарадей ( Faraday) Майкл (22 вересня 1791, Лондон - 25 серпня 1867, там же), англійський фізик, основоположник сучасної концепціїполя в електродинаміці, автор низки фундаментальних відкриттів, у тому числі закону електромагнітної індукції, законів електролізу, явища обертання площини поляризації світла в магнітному полі, один із перших дослідників впливу магнітного поля на середовища.

Дитинство і юність

Фарадей народився сім'ї коваля. Ковалем був і його старший брат Роберт, який всіляко заохочував потяг Майкла до знань і спочатку підтримував його матеріально. Мати Фарадея, працьовита, мудра, хоч і неосвічена жінка, дожила до часу, коли її син досяг успіхів і визнання, і по праву пишалася ним.

Скромні доходи сім'ї не дозволили Майклу закінчити навіть середню школу, і тринадцяти років він вступив учнем до власника книжкової крамниці та палітурної майстерні, де він мав пробути 10 років. Весь цей час Фарадей наполегливо займався самоосвітою - прочитав усю доступну йому літературу з фізики та хімії, повторював у влаштованій їм домашній лабораторії досліди, описані в книгах, відвідував вечорами та неділями приватні лекції з фізики та астрономії. Гроші (по шилінгу на оплату кожної лекції) він отримував від брата. На лекціях у Фарадея з'явилися нові знайомі, яким він писав багато листів, щоб виробити ясний та лаконічний стиль викладу; він також намагався опанувати прийоми ораторського мистецтва.

Початок роботи у Королівському інституті

Один із клієнтів палітурної майстерні, член Лондонського королівського товариства Дено, помітивши інтерес Фарадея до науки, допоміг йому потрапити на лекції видатного фізика та хіміка Г. Деві в Королівському інституті. Фарадей ретельно записав і переплів чотири лекції і разом із листом послав їх лекторові. Цей "сміливий та наївний крок", за словами самого Фарадея, вплинув на його долю вирішальний вплив. У 1813 Деві (не без деякого вагання) запросив Фарадея на місце асистента, що звільнилося, в Королівський інститут, а восени того ж року взяв його в дворічну поїздку по наукових центрах Європи. Ця подорож мала для Фарадея велике значення: він разом з Деві відвідав ряд лабораторій, познайомився з такими вченими, як А. Ампер, М. Шеврель, Ж. Л. Гей-Люссак, які звернули увагу на блискучі здібності молодого англійця.

Перші самостійні дослідження. Наукові публікації

Після повернення в 1815 р. в Королівський інститут Фарадей приступив до інтенсивної роботи, в якій все більше місця займали самостійні наукові дослідження. У 1816 р. він почав читати публічний курс лекцій з фізики та хімії в Товаристві для самоосвіти. Цього ж року з'являється його перша друкована робота.

У 1821 році у житті Фарадея сталося кілька важливих подій. Він отримав місце наглядача за будівлею та лабораторіями Королівського інституту (тобто технічного наглядача) та опублікував дві значні наукові роботи (про обертання струму навколо магніту та магніту навколо струму та про зрідження хлору). Того ж року він одружився і, як показало все його подальше життя, був дуже щасливий у шлюбі.

У період до 1821 року Фарадей опублікував близько 40 наукових праць, головним чином з хімії. Поступово його експериментальні дослідження дедалі більше переключалися до галузі електромагнетизму. Після відкриття у 1820 Х. Ерстедом магнітної дії електричного струму Фарадея захопила проблема зв'язку між електрикою та магнетизмом. У 1822 році в його лабораторному щоденнику з'явився запис: "Перетворити магнетизм на електрику". Проте Фарадей продовжував й інші дослідження, зокрема у галузі хімії. Так, у 1824 році йому першому вдалося отримати хлор у рідкому стані.

Обрання до Королівського товариства. Професура

У 1824 Фарадей був обраний членом Королівського товариства, незважаючи на активну протидію Деві, відносини з яким стали у Фарадея на той час досить складними, хоча Деві любив повторювати, що з усіх його відкриттів найзначнішим було "відкриття Фарадея". Останній також віддавав належне Деві, називаючи його "великою людиною".

Через рік після обрання до Королівського товариства Фарадея призначають директором лабораторії Королівського інституту, а 1827 року він отримує в цьому інституті професорську кафедру.

Закон електромагнітної індукції Електроліз

У 1830, незважаючи на стиснуте матеріальне становищеФарадей рішуче відмовляється від усіх побічних занять, виконання будь-яких науково-технічних досліджень та інших робіт (крім читання лекцій з хімії), щоб цілком присвятити себе науковим дослідженням. Незабаром він досягає блискучого успіху: 29 серпня 1831 р. відкриває явище електромагнітної індукції - явище породження електричного поля змінним магнітним полем. Десять днів напруженої роботи дозволили Фарадею всебічно та повністю дослідити це явище, яке без перебільшення можна назвати фундаментом, зокрема, усієї сучасної електротехніки. Але сам Фарадей не цікавився прикладними можливостями своїх відкриттів, він прагнув головного - вивченню законів Природи. Відкриття електромагнітної індукції дало Фарадею популярність. Але він, як і раніше, був дуже стиснутий у засобах, так що його друзі були змушені піклуватися про надання йому довічної урядової пенсії. Ці клопоти увінчалися успіхом лише в 1835. Коли ж у Фарадея виникло враження, що міністр казначейства ставиться до цієї пенсії як до подачі вченому, він направив міністрові листа, в якому з гідністю відмовився від будь-якої пенсії. Міністру довелося просити вибачення у Фарадея.

У 1833-34 Фарадей вивчав проходження електричних струмів через розчини кислот, солей та лугів, що призвело його до відкриття законів електролізу. Ці закони (Фарадея закони) згодом відіграли важливу роль у становленні уявлень про дискретні носії електричного заряду. До кінця 1830-х років. Фарадей виконав великі дослідження електричних явищу діелектриках.

Хвороба Фарадея. Останні експериментальні роботи

Постійна величезна розумова напруга підірвала здоров'я Фарадея і змусила його в 1840 перервати на п'ять років наукову роботу. Повернувшись до неї знову, Фарадей в 1848 році відкрив явище обертання площини поляризації світла, що поширюється в прозорих речовинах вздовж ліній напруженості магнітного поля (Фарадея ефект). Очевидно, сам Фарадей (схвильовано який написав, що він " намагнітив світло і висвітлив магнітну силову лінію " ) надавав цьому відкриттю велике значення. І справді, воно стало першою вказівкою на існування зв'язку між оптикою та електромагнетизмом. Переконаність у глибокому взаємозв'язку електричних, магнітних, оптичних та інших фізичних та хімічних явищ стала основою всього наукового світорозуміння Фарадея.

Інші експериментальні роботи Фарадея цього часу присвячені дослідженням магнітних властивостей різних середовищ. Зокрема, в 1845 їм було відкрито явища діамагнетизму та парамагнетизму.

У 1855 році хвороба знову змусила Фарадея перервати роботу. Він значно послабшав, став катастрофічно втрачати пам'ять. Йому доводилося записувати в лабораторний журнал все, аж до того, куди і що він поклав перед виходом з лабораторії, що він уже зробив і що збирався робити далі. Щоб продовжувати працювати, він мав відмовитися від багато чого, у тому числі від відвідування друзів; останнє, чого він відмовився, були лекції для дітей.

Значення наукових праць

Навіть далеко не повний перелік того, що вніс до науки Фарадей, дає уявлення про виняткове значення його праць. У цьому переліку, однак, відсутнє те головне, що становить величезну наукову заслугу Фарадея: він першим створив польову концепцію у вченні про електрику та магнетизм. Якщо до нього панувало уявлення про пряму та миттєву взаємодію зарядів і струмів через порожній простір, то Фарадей послідовно розвивав ідею про те, що активним матеріальним переносником цієї взаємодії є електромагнітне поле. Про це чудово написав Д. К. Максвелл, який став його послідовником, що розвинув далі його вчення і зодягнув уявлення про електромагнітне поле в чітку математичну форму: "Фарадей своїм уявним оком бачив силові лінії, що принизують весь простір. Там, де математики бачили центри напруги сил Далекодії, Фарадей бачив проміжний агент. Де вони не бачили нічого, крім відстані, задовольняючись тим, що знаходили закон розподілу сил, що діють на електричні флюїди, Фарадей шукав сутність реальних явищ, що протікають в середовищі".

Позиція на електродинаміку з позицій концепції поля, основоположником якої був Фарадей, стала невід'ємною частиною сучасної науки. Праці Фарадея ознаменували наступ нової ериу фізиці.

"Немає прагнення більш природного, ніж прагнення знання." - М.Монтень

Фарадей, Майкл (1791 - 1867)- Видатний англійський фізик, основоположник вчення про електромагнітне поле, іноземний почесний член Петербурзької АН (1830). Виявив хімічну дію електричного струму, взаємозв'язок між електрикою та магнетизмом, магнетизмом та світлом. Відкрив (1831) явище електромагнітної індукції. Встановив (1833-1834) закони електролізу, відкрив пара- та діамагнетизм, обертання площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея).

Велике значення у житті Фарадея зіграло здійснене ним у молодості подорож. У 1813 році англієць сер Гемфрі Деві разом зі своїм подає надії лаборантом і помічником англійцем Майклом Фарадеєм вирушає подорожувати. У Парижі Фарадею має бути знайомство з Ампером, Гей-Люссаком, Гумбольдтом.

На очах Фарадея Деві робить у Парижі одне зі своїх блискучих відкриттів – він визнає у невідомій речовині, переданій йому Ампером, новий хімічний елемент – йод. У Генуї – досліди з електричним схилом, Фарадей допомагає Деві з'ясувати, чи не викликає електричний розряд скату розкладання води. У Флоренції – спалювання алмазу в атмосфері кисню та остаточний доказ єдиної природи алмазу та графіту.

Тут же за допомогою величезної лінзи Деві разом з Фарадеєм спрямовують промені сонця на алмаз, що лежить у платиновій філіжанці під скляним ковпаком, заповненим киснем. Фарадей згадує: «Сьогодні ми виконали великий експеримент, змусивши горіти алмаз... Коли алмаз прибрали з фокусу лінзи, він швидко згоряв. Блискучий алмаз світився багряним світлом, що переходить у пурпуровий, і, поміщений у темряву, горів ще близько чотирьох хвилин».

В академії Чименто Фарадей та Деві із захопленням оглядають унікальні експонати – паперовий телескоп самого Галілея та магнітний камінь, що піднімає 150 фунтів.

У Римі вони спостерігали, але без особливої ​​довіри, за дослідами Морічіні, який намагається намагнітити залізні голки за допомогою сонячних променів і вважає, що це йому блискуче вдається.

У Мілані Фарадей бачив Вольта, який прийшов до сера Г. Деві: "Він бадьорий старий, на грудях - червона стрічка, дуже легкий у розмові». Фарадей починає швидко говорити французькою і німецькою. Але найголовніше - під час подорожі Фарадей відчуває великі відкриття, що "реють у повітрі"у електротехніці. Ця подорож була чудовою школоюдля майбутнього вченого Фарадея.

З 1815 по 1820 р. Фарадей займається дослідженнями з хімії. Зміна його наукової діяльності відбулася в 1820 р. після ознайомлення з роботою Ерстеда.

У 1821 р. Фарадей записує у своєму щоденнику: «Перетворити магнетизм на електрику».З вирішенням цього завдання було пов'язане все його подальше життя.

Гельмгольц якось сказав про Фарадеї: " Трохи дротуі кілька старих шматків дерева із залізом дають йому можливість зробити найбільші відкриття"

Обрання у Королівське наукове товариствоФарадея відбулася у 1824 році, через 11 років після призначення його лаборантом.

1831 тріумфальний експеримент -в результаті десятирічної наполегливої ​​праці Фарадеєм відкрито явище електромагнітної індукції.

А трохи пізніше Фарадей, встановивши між полюсами магніту мідний диск, що обертається, створює перший електричний генератор

Пунктуальний і працьовитий Майкл Фарадей називав три обов'язкові компоненти наукової роботи: виконання, складання звіту та опублікування.

Фарадей не знав глибоко математики. Це був «розум, який ніколи не забруднював у формулах»,за висловом Ейнштейна.

Максвелл писав: "Він був далекий від того, щоб вдягнути свої результати в математичні формули, або в ті, які схвалювалися сучасними йому математиками, або в ті, які могли б дати початок новим починанням. Завдяки цьому він отримав дозвілля, необхідне для роботи". .. "

Фарадей ще 1832 року залишив у Королівському суспільстві для зберігання запечатаний конверт із написом «Нові погляди, які підлягають нині зберіганню в архівах Королівського товариства». У 1938 році, через 106 років, конверт цей був розкритий у присутності багатьох англійських вчених. Слова в запечатаному конверті потрясли всіх: виявляється, що Фарадей ясно уявлявсобі, що електричні та магнітні поля – теж хвилі.

Після електромагнітної епопеї Фарадей був змушений припинити на кілька років свою наукову роботу - настільки була виснажена нервова системабезперервними напруженими роздумами.

Фарадей ніколи не щадив себе, займаючись наукою, Він ставив хімічні дослідиіз шкідливою для здоров'я ртуттю. Він мав нікуди не придатне обладнання в лабораторії. "Минулої суботи в мене стався ще один вибух, який знову поранив мені очі... З них вийняли 13 осколків..." - писав Фарадей.

У Останніми рокамисили його слабшали. Він не міг виконувати колишні роботи та відмовлявся від усього, що заважало займатися наукою. Він відмовляється від лекцій: «... Настав час піти через втрату пам'яті і втому мозку." писати та проводити лінії. Чи зможу я подолати цей безлад? Не знаю."

Ім'я:Майкл Фарадей (Michael Faraday)

Вік: 75 років

Діяльність:фізик-експериментатор, хімік

Сімейний стан:був одружений

Майкл Фарадей: біографія

«Доки люди користуються благами електрики, вони завжди будуть з вдячністю згадувати ім'я Фарадея», - сказав Герман Гельмгольц.

Майкл Фарадей – англійський фізик-експериментатор, хімік, творець вчення про електромагнітне поле. Він відкрив електромагнітну індукцію, яка є основою промислового виробництваелектрики та застосування в сучасних умовах.

Дитинство і юність

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 року в Ньюінгтон-Баттс, неподалік Лондона. Батько - Джеймс Фарадей (1761-1810), коваль. Мама – Маргарет (1764-1838). Крім Майкла, в сім'ї росли брат Роберт та сестри Елізабет та Маргарет. Жили бідно, тому Майкл не довчився у школі і у 13 років пішов працювати до книгарні розсильною.

Освіта закінчити не вдалося. Тягу до знань задовольняло читання книг з фізики та хімії - у книжковій лавці таких було надміру. Хлопець опановував перші експерименти. Спорудило джерело струму - «Лейденську банку». Батько і брат підтримували Майкла у потягу до експериментів.

У 1810 році 19-річний юнак став членом філософського клубу, в якому читали лекції з фізики та астрономії. Майкл брав участь у науковій полеміці. Обдарований юнак привертав увагу вченої спільноти. Покупець книгарні Вільям Денс вручив Майклу подарунок - квиток на відвідування низки лекцій з хімії та фізики Гемфрі Деві (засновника електрохімії, першовідкривача) хімічних елементівКалію, Кальцію, Натрію, Барію, Бору).

Майбутній учений, застенографувавши лекції Гемфрі Деві, зробив палітурку і відправив професору, супроводивши листом з проханням знайти якусь роботу в Королівському інституті. Деві взяв участь у долі юнака, і через деякий час 22-річний Фарадей отримав роботу лаборанта у хімічній лабораторії.

Наука

Виконуючи обов'язки лаборанта, Фарадей не втрачав нагоди прослуховувати лекції, у підготовці яких брав участь. Також з благословення професора Деві молодик проводив свої хімічні досліди. Добросовісність та майстерність виконання роботи лаборантом зробила його незмінним помічником Деві.

1813 року Деві взяв Фарадея секретарем у дворічну європейську подорож. Під час поїздки молодий вчений познайомився із світилами світової науки: Андре-Марі Ампером, Жозефом Луї Гей-Люссаком, Алессандро Вольта.

Після повернення до Лондона 1815 року Фарадей отримав посаду помічника. Паралельно продовжував улюблену справу – ставив власні досліди. За життя Фарадей провів 30 тисяч експериментів. У наукових колах за педантичність та працьовитість отримав звання «короля експериментаторів». Опис кожного досвіду акуратно заносив у щоденники. Пізніше, 1931 року, ці щоденники було видано.

Перше друковане видання Фарадея вийшло 1816 року. До 1819 надрукували 40 робіт. Праці присвячені хімії. У 1820 році з ряду експериментів зі сплавами молодий учений виявив, що сплав сталі з додаванням нікелю не дає окислення. Але результати дослідів пройшли повз металурги. Відкриття нержавіючої сталі було запатентовано набагато пізніше.

1820 року Фарадей став технічним доглядачем Королівського інституту. До 1821 року від хімії він перейшов до фізики. Фарадей виступав як вчений, що склався, набув ваги в науковому співтоваристві. Вийшла стаття про принцип роботи електродвигуна, яка започаткувала промислову електротехніку.

Електромагнітне поле

У 1820 році Фарадей захопився дослідами щодо взаємодії електрики та магнітного поля. На цей момент відкрили поняття «джерело постійного струму» (А. Вольт), «електроліз», « електрична дуга», «Електромагніт». У цей період розвивалися електростатика та електродинаміка, публікувалися досліди Біо, Савара, Лапласа щодо роботи з електрикою та магнетизмом. Вийшла робота А. Ампера з електромагнетизму.

У 1821 році світ побачила робота Фарадея «Про деякі нові електромагнітні рухи і про теорію магнетизму». У ній вчений представив досліди з магнітною стрілкою, що обертається навколо одного полюса, тобто здійснив перетворення електричної енергіїу механічну. Фактично він представив перший у світі, хай і примітивний, електричний двигун.

Радість відкриття зіпсувала скарга Вільяма Волластона (відкрив Паладій, Родій, сконструював рефрактометр та гоніометр). У скарзі до професора Деві вчений звинувачував Фарадея в крадіжці ідеї з магнітною стрілкою, що обертається. Історія набула скандального характеру. Деві прийняв позицію Волластона. Лише особиста зустріч двох вчених та роз'яснення своєї позиції Фарадеєм змогла залагодити конфлікт. Волластон відмовився від домагань. Відносини Деві та Фарадея втратили колишню довірливість. Хоча перший до останніх днівне втомлювався повторювати, що Фарадей - головне зроблене ним відкриття.

У січні 1824 року Фарадея обрали членом Лондонського королівського товариства. Професор Деві голосував проти.

У 1823 став членом-кореспондентом Паризької Академії наук.

У 1825 році Майкл Фарадей зайняв місце Деві на посаді директора лабораторії фізики та хімії Королівського інституту.

Після відкриття 1821 десять років вчений не видавав праць. В 1831 він став професором Вуліджа (військова академія), в 1833 - професором хімії Королівського інституту. Проводив наукові диспути, читав лекції у наукових зборах.

Ще в 1820 році Фарадея зацікавив досвід Ганса Ерстеда: рух ланцюгом електричного струму викликав рух магнітної стрілки. Електричний струм спричинив виникнення магнетизму. Фарадей припустив, що відповідно магнетизм може бути причиною виникнення електричного струму. Перша згадка теорії з'явилася у щоденнику вченого у 1822 році. Десять років дослідів пішло на розгадку таємниці електромагнітної індукції.

Перемога прийшла 29 серпня 1831 року. Пристрій, що дозволив Фарадею зробити геніальне відкриття, складався із залізного кільця та безлічі витків дроту з міді, намотаної на дві його половини. У ланцюзі однієї половини кільця, замкнутим дротом, була магнітна стрілка. Друга обмотка підключалася до батареї живлення. При включенні струму магнітна стрілка робила коливання в один бік, а вимикання - в іншу. Фарадей уклав, що магніт здатний перетворювати магнетизм на електричну енергію.

Явище «виникнення електричного струму в замкнутому контурі при зміні магнітного потоку, що проходить через нього» було названо електромагнітною індукцією. Виявлення електромагнітної індукції відкрило шлях створення джерела струму - електрогенератора.

Відкриття започаткувало новий плідний виток експериментів вченого, які дали світові «Експериментальні дослідження з електрики». Фарадей досвідченим шляхом довів єдину природу виникнення електричної енергії, незалежну від способу, з якого викликаний електричний струм.

1832 року фізика нагородили медаллю Коплі.

Фарадей став автором першого трансформатора. Йому належить поняття «діелектричної проникності». У 1836 році шляхом низки експериментів він довів, що заряд струму впливає лише на оболонку провідника, залишаючи об'єкти всередині неї незайманими. У прикладній науці пристрій, зроблений на принципі цього явища, називається клітина Фарадея.

Відкриття та праці

Відкриття Майкла Фарадея присвячені не лише фізиці. У 1824 році їм відкритий бензол та ізобутилен. Вчений вивів рідку форму хлору, сірководню, діоксиду вуглецю, аміаку, етилену, діоксиду азоту, отримав синтез гексахлорану.

У 1835 році Фарадей через хворобу був змушений зробити дворічну перерву в роботі. Причиною захворювання підозрювали контакт вченого під час дослідів із парами ртуті. Недовго пропрацювавши після одужання, в 1840 професор знову відчув себе погано. Переслідувала слабкість, була тимчасова втрата пам'яті. Період одужання затягнувся на 4 роки. У 1841 році, на вимогу лікарів, вчений вирушив у подорож Європою.

Сім'я жила майже у злиднях. За свідченням біографа Фарадея Джона Тіндаля, вчений отримував пенсію 22 фунти на рік. В 1841 прем'єр-міністр Вільям Лем, лорд Мельбурн, під тиском громадськості підписав указ про призначення Фарадею державної пенсії у розмірі 300 фунтів на рік.

В 1845 великому вченому вдалося привернути увагу світової громадськості ще деякими відкриттями: відкриття зміни площини поляризованого світла в магнітному полі («ефект Фарадея») і діамагнетизму (намагнічування речовини до зовнішнього магнітного поля, що діє на нього).

Уряд Англії не раз просив Майкла Фарадея про допомогу у вирішенні проблем, пов'язаних з технічними питаннями. Вчений розробляв програму оснащення маяків, методи боротьби з корозією кораблів, виступав судовим експертом. Будучи за природою людиною добродушною і миролюбною, навідріз відмовився брати участь у створенні хімічної зброї для війни з Росією Кримській війні.

В 1848 подарувала Фарадею будинок на лівому березі Темзи, Хемптон-Корт. Британська королева сплачувала витрати та податки по дому. Вчений із сім'єю перебралися до нього, залишивши справи у 1858 році.

Особисте життя

Майкл Фарадей був одружений із Сарі Барнард (1800-1879). Сара – сестра друга Фарадея. Пропозицію руки та серця 20-річна дівчина прийняла не відразу - молодому вченому довелося похвилюватися. Тихе весілля відбулося 12 червня 1821 року. Через багато років Фарадей писав:

«Я одружився - подія, яка більше за всі інші сприяла моєму щастю на землі і моєму здоровому стану духу».

Сім'я Фарадея, як і дружина, члени протестантської громади «сандеманіан». Фарадей виконував роботу диякона лондонської громади, неодноразово вибирався старійшиною.

Смерть

Майкл Фарадей хворів. У стислі моменти, коли хвороба відступала, він працював. У 1862 висунув гіпотезу про рух спектральних ліній у магнітному полі. Підтвердити теорію зміг у 1897 році Пітер Зеєман, за що у 1902 році отримав Нобелівську премію. Фарадея Зеєман назвав автором ідеї.

Майкл Фарадей помер за робочим столом 25 серпня 1867 року у віці 75 років. Похований поряд із дружиною на Хайгейтському цвинтарі у Лондоні. Вчений просив перед смертю про скромний похорон, тому прийшли лише родичі. На могильній плиті висічено ім'я вченого та роки життя.

• У роботі вчений-фізик не забував про дітей. Лекції для дітей «Історія свічки» (1961) перевидають до цього дня.
• Портрет Фарадея поміщений на англійську купюру 20 фунтів випуску 1991-1999 років.
• Ходили чутки, що Деві не відповідав Фарадею на прохання про роботу. Якось, тимчасово втративши зір під час хімічного експерименту, професор згадав про наполегливого юнака. Попрацювавши секретарем вченого, юнак так вразив Деві своєю ерудицією, що той запропонував Майклові роботу в лабораторії.
• Після повернення з Європейського турне з сім'єю Деві Фарадей, чекаючи місця асистента в Королівському інституті, попрацював там посудомийником.

22 вересня 2011 року виповнилося 220 років від дня народження Майкла Фарадея (1791–1867) – англійського фізика-експериментатора, який увів у науку поняття «поле» та заклав основи концепції про фізичну реальність електричних та магнітних полів. У наші дні поняття поля відоме будь-якому старшокласнику. Початкові відомості про електричні та магнітні поля та способи їх опису за допомогою силових ліній, напруженостей, потенціалів тощо давно увійшли до шкільних підручників з фізики. У цих підручниках можна прочитати у тому, що полі - це особлива форма матерії, принципово відмінна від речовини. Але з поясненням того, в чому саме полягає ця «особливість», виникають серйозні труднощі. Звісно, ​​звинувачувати у цьому авторів підручників не можна. Адже якщо поле не зводиться до якихось інших, простіших сутностей, то тут і пояснювати нема чого. Потрібно просто прийняти фізичну реальність поля як експериментально встановлений факт і навчитися працювати з рівняннями, що описують поведінку цього об'єкта. До цього, наприклад, закликає у своїх «Лекціях» Річард Фейнман, зазначивши, що вчені довгий час намагалися пояснити електромагнітне поле за допомогою різних механічних моделей, але потім залишили цю витівку і вважали, що фізичний сенс має система знаменитих рівнянь Максвелла, яка лише описує поле.

Чи означає сказане, що ми маємо повністю відмовитися від спроб зрозуміти, що таке поле? Думається, що істотну допомогу у відповіді на це питання може надати знайомство з «Експериментальними дослідженнями з електрики» Майкла Фарадея – грандіозною тритомною працею, яку геніальний експериментатор створював понад 20 років. Саме тут Фарадей вводить поняття поля та крок за кроком розробляє ідею про фізичну реальність цього об'єкта. При цьому важливо відзначити, що «Експериментальні дослідження» Фарадея – одна з найбільших книг в історії фізики – написані прекрасною мовою, не містять жодної формули та цілком доступні школярам.

Введення поля. Фарадей, Томсон і Максвелл

Термін «поле» (точніше: «магнітне поле», «поле магнітних сил») був введений Фарадеєм у 1845 році в ході досліджень явища діамагнетизму (терміни «діамагнетизм» і «парамагнетизм» також були введені Фарадеєм) - виявленого вченим ефекту слабкого відштовхування магнітом низки речовин. Спочатку поле розглядалося Фарадеєм як суто допоміжне поняття, по суті координатна сітка, утворена магнітними силовими лініямиі використовувалась для опису характеру руху тіл поблизу магнітів. Так, шматочки діамагнітних речовин, наприклад вісмуту, переміщалися з областей згущення силових ліній в області їх розрідження і розташовувалися перпендикулярно до напряму ліній.

Дещо пізніше, у 1851–1852 роках, при математичному описі результатів деяких експериментів Фарадея, термін «поле» епізодично використовував англійський фізик Вільям Томсон (1824–1907). Що ж до творця теорії електромагнітного поляДжеймса Клерка Максвелла (1831–1879), то його роботах термін «поле» спочатку теж мало зустрічається і використовується лише позначення тієї частини простору, у якій можна знайти магнітні сили. Тільки в опублікованій у 1864–1865 роках роботі «Динамічна теорія електромагнітного поля», в якій вперше з'являється система «рівнянь Максвелла» і передбачається можливість існування електромагнітних хвиль, що розповсюджуються зі швидкістю світла, про поле йдеться як про фізичну реальність.

Такою є коротко історія введення у фізику поняття «поле». З неї видно, що це поняття розглядалося як суто допоміжне, що позначало просто ту частину простору (вона може бути і необмеженої), в якій можна виявити магнітні сили і зобразити їх розподіл за допомогою силових ліній. (Термін « електричне поле» став використовуватися лише після створення Максвеллом теорії електромагнітного поля.)

Важливо підкреслити, що ні силові лінії, відомі фізикам до Фарадея, ні поле, яке «складається» з них, не розглядалися (і не могли розглядатися!) науковою спільнотою XIX століття як фізична реальність. Спроби Фарадея говорити про матеріальність силових ліній (або Максвелла - про матеріальність поля) сприймалися вченими як зовсім ненаукові. Навіть Томсон, старий друг Максвелла, що сам багато зробив для розробки математичних основ фізики поля (саме Томсон, а не Максвелл, першим показав можливість «переведення» мови силових ліній Фарадея на мову диференціальних рівнянь у приватних похідних), називав теорію електромагнітного поля «математ» і довгий час відмовлявся її визнавати. Зрозуміло, що чинити подібним чином Томсон міг лише маючи на те дуже серйозні підстави. І такі підстави він мав.

Поле сил і сила Ньютона

Причина, через яку Томсон було визнати реальність силових ліній і полів, проста. Силові лінії електричного та магнітного полів визначаються як безперервні лінії, проведені у просторі так, що до них у кожній точці вказують напрями діючих у цій точці електричних і магнітних сил. Величини та напрями цих сил обчислюються за допомогою законів Кулона, Ампера та Біо-Савара-Лапласа. Проте в основі цих законів лежить принцип далекодії, що допускає можливість миттєвої передачі на будь-яку відстань дії одного тіла на інше і, тим самим, що виключає існування будь-яких матеріальних посередників між зарядами, магнітами і струмами, що взаємодіють.

Слід зазначити, що багато вчених зі скепсисом ставилися до принципу, за яким тіла якимось загадковим чином можуть діяти там, де їх немає. Навіть Ньютон, який першим використав цей принцип під час виведення закону всесвітнього тяжіння, Вважав, що між взаємодіючими тілами може існувати якась субстанція. Але будувати гіпотези про неї вчений не побажав, віддаючи перевагу розробці математичних теорій законів, що спираються на твердо встановлені факти. Аналогічним чином чинили і послідовники Ньютона. За словами Максвелла, вони буквально «вимели з фізики» всілякі невидимі атмосфери та витікання, якими у XVIII столітті оточували магніти та заряди прихильники концепції близькодії. Проте у фізиці ХІХ століття поступово починає відроджуватися інтерес до, здавалося б, назавжди забутим ідеям.

Одною з найважливіших передумовцього відродження стали проблеми, що виникали при спробах пояснення нових явищ - насамперед явищ електромагнетизму - на основі принципу далекодії. Ці пояснення ставали дедалі штучнішими. Так, в 1845 німецький фізик Вільгельм Вебер (1804-1890) узагальнив закон Кулона, ввівши в нього члени, що визначають залежність сили взаємодії електричних зарядіввід їх відносних швидкостей та прискорень. Фізичний зміст такої залежності був незрозумілий, а веберівські добавки до закону Кулона явно мали характер гіпотези, введеної, щоб пояснити явища електромагнітної індукції.

У ХІХ століття фізики дедалі більше усвідомлювали, що з вивченні явищ електрики і магнетизму експеримент і теорія починають говорити на різних мовах. В принципі, вчені були готові погодитися з ідеєю про існування субстанції, яка передає взаємодію між зарядами та струмами з кінцевою швидкістю, проте прийняти ідею про фізичну реальність поля вони не могли. Насамперед через внутрішню суперечливість цієї ідеї. Справа в тому, що у фізиці Ньютона сила вводиться як причина прискорення матеріальної точки. Її (сили) величина дорівнює, як відомо, добутку маси цієї точки на прискорення. Тим самим, сила як фізична величина визначається в точці та в момент її дії. «Сам Ньютон нагадує нам, – писав Максвелл, – що сила існує лише доти, доки вона діє; її дія може зберегтися, але сама сила як така по суті явище минуще».

Намагаючись розглядати поле не як зручну ілюстрацію характеру розподілу сил у просторі, бо як фізичний об'єкт, вчені входили у суперечність із тим вихідним розумінням сили, на основі якого цей об'єкт був побудований. У кожній своїй точці поле визначається величиною та напрямом сили, що діє на пробне тіло (заряд, магнітний полюс, виток із струмом). По суті, поле «складається» тільки з сил, але сила в кожній точці розраховується на основі законів, згідно з якими говорити про поле як фізичний стан або процес безглуздо. Поле, яке розглядається як реальність, означало б реальність сил, що існують поза всякою дією, що повністю суперечило вихідному визначенню сили. Максвелл писав, що у випадках, коли ми говоримо про «збереження сили» тощо, краще було б користуватися терміном «енергія». Це, безперечно, правильно, але енергією чого є енергія поля? На той час, коли Максвелл писав наведені вище рядки, він знав, що щільність енергії, наприклад, електричного поля пропорційна квадрату напруженості цього поля, т. е. знов-таки сили, розподіленої у просторі.

З ньютонівським розумінням сили нерозривно пов'язана і концепція миттєвої далекодії. Адже якщо одне тіло діє на інше, віддалене, не миттєво (по суті, знищуючи відстань між ними), то нам доведеться розглядати силу, що переміщається в просторі і вирішувати питання про те, яка «частина» сили викликає прискорення, що спостерігається, і який сенс тоді має поняття "сила". Або ми повинні припустити, що рух сили (або поля) відбувається якимось особливим чином, що не укладається в рамки ньютонівської механіки.

У 1920 року у статті «Ефір і теорія відносності» Альберт Ейнштейн (1879–1955) писав, що, говорячи про електромагнітному полі як реальності, ми повинні допустити існування особливого фізичного об'єкта, який принципово не можна уявити частинок, поведінка кожної з яких піддається вивченню у часі. Пізніше Ейнштейн охарактеризував створення теорії електромагнітного поля як найбільший з часів Ньютона переворот у наших поглядах на структуру фізичної реальності. Завдяки цьому перевороту, до фізики поряд з уявленнями про взаємодію матеріальних точок увійшли уявлення про поля, як ні до чого іншого не зведені сутності.

Але як виявилося можливою ця зміна поглядів на реальність? Як фізиці вдалося вийти за свої межі та «побачити» те, що для неї раніше як реальність просто не існувало?

Винятково важливу роль у підготовці цього перевороту відіграли багаторічні експерименти Фарадея із силовими лініями. Завдяки Фарадею, ці добре відомі фізикам лінії перетворилися із способу зображення розподілу у просторі електричних і магнітних сил на своєрідний «місток», рухаючись яким вдалося проникнути у світ, що є «за силою», у світ, у якому сили ставали проявами властивостей полів. Зрозуміло, що таке перетворення зажадало таланту особливого роду, таланту, який мав Майкл Фарадей.

Великий Експериментатор

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 року в сім'ї лондонського коваля, яка через брак коштів не змогла дати своїм дітям освіти. Майкл - третя дитина в сім'ї - не закінчив і початкової школи і в 12 років був відданий учнем у палітурну майстерню. Там він отримав можливість читати безліч книг, у тому числі й науково-популярних, заповнюючи прогалини своєї освіти. Незабаром Фарадей почав відвідувати публічні лекції, які регулярно влаштовували у Лондоні поширення знань серед широких верств населення.

У 1812 році один із членів Лондонського Королівського товариства, що регулярно користувався послугами палітурної майстерні, запросив Фарадея послухати лекції відомого фізика та хіміка Гемфрі Деві (1778–1829). Цей момент став у житті Фарадея переломним. Юнак остаточно захопився наукою, а оскільки закінчувався термін його навчання у майстерні, Фарадей ризикнув написати Деві про своє бажання зайнятися дослідженнями, додавши до листа ретельно переплетені конспекти лекцій вченого. Деві, який сам був сином бідного різьбяра по дереву, не тільки відповів на листа Фарадея, але й запропонував йому місце асистента в Лондонському Королівському інституті. Так почалася наукова діяльністьФарадея, що тривала майже до його смерті, що настала 25 серпня 1867 року.

Історія фізики знає чимало визначних експериментаторів, але, мабуть, лише Фарадея називали Експериментатором з великої літери. І справа не тільки в його колосальних досягненнях, серед яких відкриття законів електролізу та явищ електромагнітної індукції, дослідження властивостей діелектриків та магнетиків та багато іншого. Нерідко важливі відкриття вдавалося зробити більш-менш випадково. Про Фарадею сказати таке неможливо. Його дослідження завжди відрізнялися разючою планомірністю та цілеспрямованістю. Так, у 1821 році Фарадей записав у робочому щоденнику, що починає пошуки зв'язку магнетизму з електрикою та оптикою. Перший зв'язок він виявив через 10 років (відкриття електромагнітної індукції), а другу - через 23 роки (відкриття обертання площини поляризації світла в магнітному полі).

У «Експериментальних дослідженнях з електрики» Фарадея є близько 3500 параграфів, багато з яких містять описи виконаних ним дослідів. І це тільки те, що Фарадей вважав за потрібне опублікувати. У багатотомних «Щоденниках» Фарадея, які він вів з 1821 року, описано близько 10 тисяч дослідів, причому багато хто з них вчений поставив без допомоги. Цікаво, що 1991 року, коли науковий світ відзначав 200-річчя від дня народження Фарадея, англійські історики фізики вирішили повторити деякі з його найзнаменитіших досвідів. Але навіть на просте відтворення кожного з таких досвідів колективу сучасних фахівців знадобилося не менше дня роботи.

Говорячи про заслуги Фарадея, можна сказати, що його головним досягненням стало перетворення експериментальної фізики на самостійну галузь досліджень, результати яких нерідко можуть на багато років випереджати розвиток теорії. Фарадей вважав вкрай непродуктивним прагнення багатьох учених якнайшвидше переходити від отриманих в експериментах даних до їхнього теоретичного узагальнення. p align="justify"> Більш плідним Фарадею представлялося збереження тривалого зв'язку з досліджуваними явищами, щоб мати можливість детально проаналізувати всі їх особливості, незалежно від того, відповідають ці особливості прийнятим теоріям чи ні.

Цей підхід до аналізу дослідних даних Фарадей поширив і на добре відомі досліди з вибудовування залізної тирси вздовж силових ліній магнітного поля. Безумовно, вчений чудово знав, що візерунки, які утворюють залізну тирсу, легко можна пояснити на основі принципу далекодії. Тим не менш, Фарадей вважав, що в даному випадкуекспериментатори повинні виходити з придуманих теоретиками концепцій, та якщо з явищ, які свідчать, на його думку, про існування у просторі, що оточує магніти і струми, деяких мають готовністю до дії станів. Інакше кажучи, силові лінії, на думку Фарадея, вказували те що, що сила повинна мислитися як як дію (на матеріальну точку), а й як здатність до дії.

Важливо підкреслити, що, слідуючи своїй методиці, Фарадей не намагався висувати будь-які гіпотези про природу цієї здатності до дії, воліючи поступово накопичувати досвід під час роботи з силовими лініями. Початок цієї роботи було покладено у його дослідженнях явищ електромагнітної індукції.

Відкриття, що тривало

Багато підручниках і довідниках можна прочитати у тому, що 29 серпня 1831 року Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції. Історикам науки добре відомо, що датування відкриттів - складна річ і часто дуже заплутана. Не виняток і відкриття електромагнітної індукції. З «Щоденників» Фарадея відомо, що це явище він спостерігав ще у 1822 році під час дослідів із двома провідними контурами, одягненими на сердечник із м'якого заліза. Перший контур був підключений до джерела струму, а другий - до гальванометр, який зафіксував виникнення короткочасних струмів при включенні або відключенні струму в першому контурі. Пізніше з'ясувалося, що подібні явища спостерігали й інші вчені, але, як і спочатку Фарадей, визнали їх похибкою експерименту.

Справа в тому, що в пошуках явищ породження електрики магнетизмом вчені були націлені на виявлення стійких ефектів, подібних, наприклад, до відкритого Ерстедом в 1818 році явища магнітної дії струму. Від цієї загальної «сліпоти» Фарадея врятували дві обставини. По-перше, пильна увага до будь-яких явищ природи. У своїх статтях Фарадей повідомляв як про вдалі, так і про невдалі експерименти, вважаючи, що невдалий (який не знайшов шуканий ефект), але осмислено поставлений досвід теж містить якусь інформацію про закони природи. По-друге, незадовго до відкриття Фарадей багато експериментував із розрядами конденсаторів, що, поза сумнівом, загострило його увагу до короткочасних ефектів. Регулярно переглядаючи свої щоденники (для Фарадея це було постійною складовою досліджень), вчений, зважаючи на все, по-новому глянув на досліди 1822 року і, відтворивши їх, усвідомив, що має справу не з перешкодами, а з явищем, що шукається. Датою цього усвідомлення і стало 29 серпня 1831 року.

Далі почалися інтенсивні дослідження, у ході яких Фарадей відкрив та описав основні явища електромагнітної індукції, включаючи виникнення індукційних струмів при відносному русі провідників та магнітів. На підставі цих досліджень Фарадей дійшов висновку, що вирішальною умовою виникнення індукційних струмів є саме перетинпровідником ліній магнітної сили, а не перехід в області більших чи менших сил. При цьому, наприклад, виникнення струму в одному провіднику при включенні струму в іншому, розташованому поруч, Фарадей теж пояснював як результат перетину провідником силових ліній: «магнітні криві як би рухаються (якщо можна так висловитися) поперек проводу, що індукується, починаючи з моменту, коли вони починають розвиватися, і до моменту, коли магнітна сила струму досягне найбільшого значення; вони хіба що поширюються убік від дроту і, отже, опиняються стосовно нерухомого дроту у тому становищі, ніби він рухався протилежному напрямі впоперек них».

Звернімо увагу на те, скільки разів у наведеному уривку Фарадей використовує слова «як би», а також на те, що в нього поки що немає звичного нам кількісного формулювання закону електромагнітної індукції: сила струму в контурі, що проводить, пропорційна швидкості зміни числа магнітних силових ліній, що проходять через цей контур. Близька до цього формулювання з'являється у Фарадея лише у 1851 році, причому вона відноситься лише до випадку руху провідника у статичному магнітному полі. За Фарадею, якщо провідник переміщається в такому полі з постійною швидкістю, то сила електричного струму, що виникає в ньому, пропорційна цій швидкості, а кількість електрики, що наводиться в рух, пропорційно числу магнітних полів, що перетинаються провідником силових ліній.

Обережність Фарадея при формулюванні закону електромагнітної індукції обумовлена, насамперед, тим, що коректно користуватися поняттям силової лінії він міг лише стосовно статичним полям. У разі змінних полів це поняття набувало метафоричного характеру, і безперервні застереження «як би», коли мова йдепро рухові силові лінії, показують, що Фарадей це чудово розумів. Він також не міг не зважати на критику тих учених, які вказували йому на те, що силова лінія - це, строго кажучи, геометричний об'єкт, говорити про рух якого просто безглуздо. Крім того, у дослідах ми маємо справу із зарядженими тілами, провідниками зі струмом тощо, а не з абстракціями на кшталт силових ліній. Тому Фарадей повинен був показати, що при вивченні хоча б деяких класів явищ не можна обмежитися розглядом провідників зі струмом і не враховувати навколишній простір. Так, у роботі, присвяченій дослідженням явищ самоіндукції, жодного разу не згадавши силові лінії, Фарадей вибудовує розповідь про виконані ним експерименти таким чином, що читач поступово сам приходить до висновку про те, що справжня причина явищ, що спостерігаються, - не провідники зі струмом, а щось , що знаходиться в навколишньому просторі.

Поле як передчуття. Дослідження явищ самоіндукції

У 1834 році Фарадей опублікував дев'ятьма частина «Експериментальних досліджень», яка називалася «Про індуктивний вплив електричного струму на самого себе та про індуктивну дію струмів взагалі». У цій роботі Фарадей досліджував явища самоіндукції, відкриті в 1832 американським фізиком Джозефом Генрі (1797-1878), і показав, що вони представляють окремий випадок вивчених ним раніше явищ електромагнітної індукції.

Свою роботу Фарадей починає з опису ряду явищ, що полягають у тому, що при розмиканні електричного ланцюга, що містить довгі провідники або обмотку електромагніту, в точці розриву контакту виникає іскра або відчувається удар струмом, якщо контакт роз'єднують руками. У той же час, Фарадей вказує, якщо провідник короткий, то ніякими хитрощами отримати іскру або електричний ударне вдається. Тим самим було з'ясувалося, що виникнення іскри (або удару) залежить не стільки від сили струму, що протікав по провіднику до розриву контакту, скільки від довжини та конфігурації цього провідника. Тому Фарадей насамперед прагне показати, що, хоча вихідною причиною іскри є струм (якщо в ланцюзі його не було взагалі, то ніякої іскри, природно, не буде), сила струму вирішального значення не має. Для цього Фарадей описує послідовність експериментів, у яких довжина провідника спочатку збільшується, що призводить до посилення іскри, незважаючи на послаблення струму в ланцюзі через збільшення опору. Потім цей провідник перекручують так, щоб струм протікав тільки через невелику частину. Сила струму у своїй різко зростає, але іскра при розмиканні ланцюга зникає. Таким чином, ні провідник сам собою, ні сила струму у ньому що неспроможні розглядатися як причина іскри, величина якої, як з'ясовується, залежить тільки від довжини провідника, а й його конфігурації. Так, при згортанні провідника в спіраль, а також при введенні в цю спіраль залізного осердя величина іскри також зростає.

У продовження вивчення цих явищ Фарадей підключив паралельно до місця розмикання контакту допоміжний короткий провідник, опір якого значно більше, ніж у основного провідника, але менше, ніж у іскрового проміжку або тіла людини, що розмикає контакт. В результаті іскра при розмиканні контакту зникла, а у допоміжному провіднику виник сильний короткочасний струм (Фарадей називає його екстратоком), напрям якого виявилося протилежним напрямку струму, який протікав би через нього від джерела. «Ці досліди, - пише Фарадей, - встановлюють істотну різницю між первинним, чи збуджуючим, струмом і екстратоком щодо кількості, інтенсивності і навіть напрями; вони привели мене до висновку, що екстраток тотожний з описаним мною раніше індукованим струмом».

Висунувши ідею про зв'язок явищ, що вивчаються, з явищами електромагнітної індукції, Фарадей далі поставив ряд дотепних експериментів, що підтверджують цю ідею. В одному з таких експериментів поряд зі спіраллю, підключеною до джерела струму, була інша спіраль, розімкнена. При відключенні джерела струму перша спіраль давала сильну іскру. Однак якщо кінці іншої спіралі замикалися, іскра практично зникала, а в другій спіралі виникав короткочасний струм, напрямок якого збігався з напрямком струму в першій спіралі, якщо розмикали ланцюг, і було протилежно йому, якщо ланцюг замикали.

Встановивши зв'язок двох класів явищ, Фарадей зміг легко пояснити виконані раніше досліди, а саме посилення іскри при подовженні провідника, згортанні його в спіраль, введенні в неї залізного сердечника і т. д.: «Якщо спостерігати індуктивну дію дроту завдовжки один фут на розташований поруч провід довжиною також у один фут, воно виявляється дуже слабким; але якщо той самий струм пропустити через провід довжиною в п'ятдесят футів, то він індукуватиме в сусідньому п'ятдесятифутовому дроті в момент замикання або розмикання контакту значно сильніший струм, начебто кожен зайвий фут дроту вносить щось у сумарну дію; за аналогією ми укладаємо, що таке саме явище повинно мати місце і тоді, коли сполучний провідник служить одночасно провідником, у якому утворюється індукований струм». Тому робить висновок Фарадей збільшення довжини провідника, згортання його в спіраль і введення в неї сердечника посилює іскру. До дії одного витка спіралі на інший додається дія сердечника, що розмагнічується. При цьому сукупність таких дій може компенсувати один одного. Наприклад, якщо скласти вдвічі довгий ізольований провід, через протилежність індуктивних дій двох його половин іскра зникне, хоча у розпрямленому стані цей провід дає сильну іскру. До суттєвого послаблення іскри призводила і заміна сердечника із заліза на сердечник із сталі, яка розмагнічується дуже повільно.

Отже, проводячи читача через детальні описисукупностей виконаних експериментів, Фарадей, не кажучи ні слова про поле, формував у нього, читача, уявлення про те, що вирішальна роль у явищах, що вивчаються, належить не провідникам зі струмом, а створюваному ними в навколишньому просторі якомусь стану намагніченості, точніше - швидкості зміни цього стану. Однак питання про те, чи існує цей стан реально і чи може бути предметом експериментальних досліджень, залишався відкритим.

Проблема фізичної реальності силових ліній

Істотний крок у доказі реальності силових ліній Фарадею вдалося зробити в 1851, коли він прийшов до ідеї узагальнення поняття силової лінії. «Магнітну силову лінію, - писав Фарадей, - можна визначити як лінію, яку описує невелика магнітна стрілка, коли її переміщають у той чи інший бік у напрямку її довжини, отже стрілка постійно залишається дотичної до руху; або, інакше, це та лінія, вздовж якої можна в будь-який бік переміщати поперечний провід і в останньому не з'явиться жодного прагнення виникнення якогось струму, тим часом як при переміщенні його в будь-якому іншому напрямку таке прагнення існує».

Силова лінія, таким чином, визначалася Фарадеєм на основі двох різних законів(і розуміння) дії магнітної сили: її механічної дії на магнітну стрілку та її здатності (відповідно до закону електромагнітної індукції) породжувати електричну силу. Це подвійне визначення силової лінії хіба що «матеріалізувало» її, надавало їй сенс особливих, експериментально виявлених напрямів у просторі. Тому Фарадей назвав такі силові лінії «фізичними», вважаючи, що тепер зможе остаточно довести їхню реальність. Провідник у такому подвійному визначенні можна було уявити замкненим і ковзаючим вздовж силових ліній так, щоб постійно деформуючись, він не перетинав ліній. Цей провідник виділив би деяке умовне «кількість» ліній, які зберігаються за її «згущення» чи «розрідженні». Таке ковзання провідника в полі магнітних сил без виникнення в ньому електричного струму могло б розглядатися як експериментальний доказ збереження кількості силових ліній при їхньому «поширенні», наприклад, з полюса магніту, і тим самим як доказ реальності цих ліній.

Безперечно, реальний провідник практично неможливо переміщати так, щоб він не перетинав силові лінії. Тому гіпотезу про збереження їхньої кількості Фарадей доводив інакше. Нехай магніт із полюсом N та провідник abcdрозташовані так, що можуть обертатися один до одного навколо осі ad(Рис. 1; малюнок виконаний автором статті на основі малюнків Фарадея). При цьому частина провідника adпроходить через отвір у магніті та має вільний контакт у точці d. Вільний контакт зроблено і в точці c, так що ділянка bcможе обертатися навколо магніту, не розриваючи електричного ланцюга, підключеного в точках aі b(теж за допомогою ковзних контактів) до гальванометра. Провідник bcпри повному повороті навколо осі adперетинає всі силові лінії, що виходять із полюса магніту N. Нехай тепер провідник обертається з постійною швидкістю. Тоді, порівнюючи показання гальванометра при різних положеннях провідника, що обертається, наприклад у положенні abcdі у положенні ab"c"dКоли провідник за повний оборот знову перетинає всі силові лінії, але вже в місцях їх більшої розрідженості, можна виявити, що показання гальванометра однакові. На думку Фарадея, це свідчить про збереження деякої умовної кількості силових ліній, яким можна охарактеризувати північний полюс магніту (що більше це «кількість», тим сильніший магніт).

Обертаючи у своїй установці (рис. 2; малюнок Фарадея) не провідник, а магніт, Фарадей приходить до висновку про збереження кількості силових ліній у внутрішній області магніту. При цьому в основі його міркувань лежить припущення про те, що силові лінії не захоплюються магнітом, що обертається. Ці лінії залишаються "на місці", а магніт обертається серед них. У цьому випадку струм за величиною виходить таким самим, як при обертанні зовнішнього провідника. Фарадей пояснює цей результат тим, що хоча зовнішня частина провідника не перетинає ліній, його внутрішня частина ( cd), що обертається разом з магнітом, перетинає всі лінії, що проходять усередині магніту. Якщо ж зовнішню частину провідника закріпити і обертати разом із магнітом, то струм не виникає. Це також можна пояснити. Дійсно, внутрішня та зовнішня частини провідника перетинають одну й ту саму кількість силових ліній, спрямованих в одному напрямку, тому струми, що індукуються в обох частинах провідника, компенсують один одного.

З експериментів випливало, що всередині магніту силові лінії йдуть не від північного полюса до південного, а навпаки, утворюючи із зовнішніми силовими лініями замкнуті криві, що дозволило Фарадею сформулювати закон збереження кількості магнітних силових ліній у зовнішньому та внутрішньому просторіпостійного магніту: «Цим вражаючим розподілом сил, що виявляється за допомогою провідника, що рухається, магніт в точності схожий на електромагнітну котушку як по тому, що силові лінії протікають у вигляді замкнутих кіл, так і по рівності їх суми всередині і зовні». Тим самим, поняття «кількість силових ліній» отримувало права громадянства, завдяки чому формулювання закону пропорційності електрорушійної сили індукції кількості силових ліній, що перетинаються провідником в одиницю часу, набувало фізичного змісту.

Проте Фарадей визнавав, що отримані ним результати є остаточним доказом реальності силових ліній. Для такого доказу, писав він, треба «встановити ставлення силових ліній до часу», тобто показати, що ці лінії можуть переміщатися у просторі з кінцевою швидкістю і, отже, можуть бути виявлені фізичними методами.

Важливо наголосити, що проблема «фізичних силових ліній» не мала для Фарадея нічого спільного зі спробами безпосереднього виявлення звичайних силових ліній. З часу відкриття електромагнітної індукції Фарадей вірив, що і звичайні силові лінії, і закони електромагнетизму – це прояви якихось особливих властивостей матерії, її особливого стану, який назвав науковець електротонічним. При цьому питання про сутність цього стану та його зв'язки з відомими формами матерії було, вважав Фарадей, відкритим: «Який цей стан і від чого він залежить, ми зараз не можемо сказати. Можливо, воно обумовлене ефіром, подібно до світлового променя... Можливо, це - стан напруги, або стан коливання, або ще якийсь стан, аналогічний електричного струму, з яким так тісно пов'язані магнітні сили. Чи потрібна для підтримки цього стану присутність матерії, залежить від того, що розуміти під словом «матерія». Якщо поняття матерії обмежити вагомими чи тяжіючими речовинами, тоді присутність матерії так само мало істотно для фізичних ліній магнітної сили, як променів світла і теплоти. Але якщо, припускаючи ефір, ми приймемо, що це рід матерії, тоді силові лінії можуть залежати від будь-яких її дій».

Така пильна увага, яку Фарадей приділяв силовим лініям, була обумовлена ​​в першу чергу тим, що він бачив у них місток, який веде в якийсь зовсім новий Світ. Однак пройти цим містком було важко навіть такому геніальному експериментатору, як Фарадей. Власне, це завдання взагалі не допускало суто експериментального рішення. Однак у простір між силовими лініями можна було спробувати проникнути математично. Саме це й зробив Максвелл. Його знамениті рівняння стали тим інструментом, який дозволив проникнути в неіснуючі проміжки між силовими лініями Фарадея і, в результаті, знайти там нову фізичну реальність. Але це вже інша історія – історія про Великий Теоретик.

Мається на увазі книга Р. Фейнмана, Р. Лейтона та М. Сендса «Фейнманівські лекції з фізики» (М.: Світ, 1967) ( Прим. ред.)
У російському перекладі перший том цієї книги вийшов 1947 року, другий - 1951, а третій - 1959 року у серії «Класики науки» (М.: Видавництво АН СРСР). ( Прим. ред.)
В 1892 Вільям Томсон був удостоєний дворянського титулу «лорд Кельвін» за фундаментальні роботи в різних областях фізики, зокрема з прокладання трансатлантичного кабелю, що зв'язав Англію і США.

— великий англійський фізик, чиї видатні відкриття здобули широке визнання в науковому світі, іменем якого названі закони, фізичні явища, одиниці фізичних величин, основоположник вчення про електромагнітне поле. Народився Фарадей у ​​1791 році в Лондоні. Його батько і старший брат були ковалями, мати - дочка хлібороба, була мудрою та працьовитою жінкою. Сім'я жила бідно, тому після закінчення початкової школи Фарадей змушений був працювати рознощиком газет, а з 13 років вступив учнем у книжкову лавку до палітурника Рібо. Тут у нього з'явилася можливість поповнити свої мізерні знання шляхом самоосвіти, найбільше його цікавили книги з хімії та фізики. Вже в цьому віці у нього з'явилося прагнення спиратися лише на факти та підтверджувати повідомлення шляхом проведення власних дослідів. Він намагався проводити фізичні та хімічні досліди у створеній ним домашній лабораторії.

Серед замовників, які відвідували палітурну майстерню, були й такі, що належали до світу науки. Вони допомогли юнакові, відданому улюбленим наукам, потрапити на лекції деяких учених, призначених для публіки. Якось йому пощастило потрапити на лекції великого фізика Хемфрі Деві, який винайшов безпечну лампу для шахтарів. Фарадей звернувся письмово до вченого і незабаром одержав від Деві запрошення працювати асистентом у лабораторії Королівського інституту. Восени 1813 року Деві бере з собою Фарадея в тривалу поїздку європейськими науковими центрами, де Фарадей познайомився з такими вченими зі світовим ім'ям, як М. Шеврель, А. Ампер та ін., які також звернули увагу на молодого помічника з блискучими здібностями.
Після повернення 1815 року у Англію Фарадей займається науковими дослідженнямиу Королівському інституті. Спочатку він допомагає Деві проводити хімічні експерименти, потім починає проводити самостійні дослідження. У 1816 році він виступає в Товаристві для самоосвіти з лекціями з фізики та хімії, в 1818 він опублікував свою першу роботу з фізики. За період до 1821 року було опубліковано ще близько 40 робіт з хімії. Він першим отримав хлор у рідкому стані.

1821 був відзначений для Фарадея рядом знаменних подій. Так, у червні 1821 року він одружився з міс Бернард, шлюб цей був довгим і щасливим. У цьому ж році він зайняв місце наглядача за будівлею, а також лабораторіями Королівського інституту та публікує наукову роботу про обертання провідника зі струмом навколо магніту та магніту навколо провідника зі струмом. У 1823 році їм здійснено відкриття в галузі фізики - він встановив метод обігу газів у рідину. У 1824 році Фарадей був обраний членом Королівського товариства, через рік він став директором лабораторії Королівського інституту, в 1827 році отримує тут професорську кафедру. Протягом 10 років Фарадей досліджує зв'язок між електричними та магнітними явищами і в 1831 році їм було зроблено відкриття електромагнітної індукції, що дало йому популярність. У 1833-34 роках у процесі вивчення проходження струму через розчини кислот, солей та лугів Фарадеєм було відкрито закони електролізу, що отримали назву «законів Фарадея». У 1845 році він відкрив явище обертання площини поляризації в магнітному полі та діамагнетизм.