Michael Faraday biographie, expériences et contributions

Michael Faraday (Newington Butt, 22 septembre 1791 - Hampton Court, 25 août 1867) était un physicien et chimiste d'origine britannique dont les principales contributions se situent dans les domaines de l'électromagnétisme et de l'électrochimie. Parmi ses contributions à la science, et donc à l’humanité, on peut souligner ses travaux sur l’induction électromagnétique, le diamagnétisme et l’électrolyse.

En raison des conditions économiques de sa famille, Faraday a reçu peu d’éducation formelle, et à partir de quatorze ans, il a été chargé de combler ces lacunes en faisant beaucoup de lecture pendant sa formation de relieur.

L'un des livres qui a lié et qui a le plus influencé le scientifique étaitL'amélioration de l'esprit (L'amélioration de l'esprit) par Isaac Watts.

Faraday était un excellent expérimentateur et a transmis ses découvertes dans un langage facile à comprendre. Bien que ses compétences en mathématiques ne soient pas les meilleures, James Clerk Maxwell résume son travail et celui d’autres dans un groupe d’équations.

Dans les mots de Clerk Maxwell: "l'utilisation des lignes de force montre que Faraday a été un grand mathématicien, dont les mathématiciens du futur pourraient tirer des méthodes précieuses et fertiles."

L'unité de capacité électrique du Système international d'unités (SI) s'appelle Faradio (F) en son honneur.

En tant que chimiste, Faraday découvrit le benzène, fit des recherches sur le clathrate de chlorite, le système de numération par oxydation et créa ce que l'on appellerait le prédécesseur du bec Bunsen. En outre, il a popularisé les termes: anode, cathode, électron et ion.

Dans le domaine de la physique, ses recherches et expériences visaient l'électricité et l'électromagnétisme.

Son étude du champ magnétique était fondamentale pour le développement du concept de champ électromagnétique et son invention, baptisée «dispositifs de rotation électromagnétique», était le précurseur du moteur électrique actuel.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 Approfondissement de la formation
  • 1.2 Relation avec Humphry Davy
  • 1.3 Voyage en Europe
  • 1.4 Dédicace à l'électricité
  • 1,5 mariage
  • 1,6 ans d'inventions
  • 1.7 Remerciements
  • 1.8 dernières années
  • 1,9 décès
• 2 expériences
  • 2.1 Loi de Faraday
  • 2.2 cage de Faraday
• 3 contributions principales
• 4 références

Biographie

Michael Faraday est né le 22 septembre 1791 dans un quartier appelé Newington Butt, situé au sud de Londres, en Angleterre. Sa famille n'était pas riche, donc son éducation formelle n'était pas très large.

Le père de Michael s'appelait James et pratiquait une doctrine du christianisme. Pour sa part, sa mère s'appelait Margaret Hastwell et avant de se marier avec James, elle travaillait comme femme de chambre. Michael avait 3 frères et était l'avant-dernier des enfants du mariage.

Quand Michael avait quatorze ans, il a travaillé avec George Riebau, qui était vendeur de livres et relieur. Michael est resté dans ce travail pendant sept ans, temps pendant lequel il a eu l'occasion de beaucoup mieux aborder la lecture.

A cette époque, il commençait à être attiré par les phénomènes scientifiques, en particulier ceux liés à l'électricité.

Approfondissement de la formation

À 20 ans, en 1812, Michael commence à assister à diverses conférences, presque toujours invitées par William Dance, un musicien anglais qui a fondé la Royal Philharmonic Society.

Parmi les orateurs auxquels Michael a eu accès figurent John Tatum, un philosophe et scientifique britannique, et Humphry Davy, un chimiste d’origine anglaise.

Relation avec Humphry Davy

Michael Faraday était un homme très méthodique et il a écrit des notes très précises qu'il a envoyées à Davy avec une note dans laquelle il demandait un emploi.

Ces notes étaient un livre d'environ 300 pages et ont beaucoup aimé Davy. Ce dernier a eu un accident dans le laboratoire quelque temps plus tard, ce qui a gravement endommagé sa vision.

Dans ce contexte, Davy a engagé Faraday comme assistant. Au même moment, le 1er mars 1813, Faraday réussit à devenir assistant en chimie à la Royal Institution.

Voyage en Europe

Entre 1813 et 1815, Humphry Davy a parcouru plusieurs pays d'Europe. Le serviteur qui avait alors décidé de ne pas assister au voyage, Faraday était celui qui devait accomplir les tâches du serviteur, même si son rôle était celui d'assistant chimique.

On dit que la société anglaise de l'époque était hautement classiste, ce qui explique pourquoi Faraday était considéré comme un homme aux caractéristiques inférieures.

Même la femme de Davy insistait pour traiter Faraday comme un serviteur, refusant de le recevoir dans sa voiture ou de manger avec eux.

Bien que ce voyage ait été un très mauvais moment pour Faraday en raison du traitement défavorable qu’il a reçu, cela signifiait qu’il pouvait également avoir un contact direct avec les domaines scientifiques et universitaires les plus importants d’Europe.

Dédicace à l'électricité

Dès 1821, Michael Faraday se consacra entièrement à l'étude de l'électricité, du magnétisme et des possibilités des deux éléments.

En 1825, Davy était gravement malade et c'est pourquoi Faraday est devenu son remplaçant au laboratoire. C'était le moment où il proposait plusieurs de ses théories.

L'un des plus pertinents était la notion selon laquelle à la fois l'électricité, le magnétisme et la lumière fonctionnaient comme une triade à caractère unifié.

La même année, Faraday a entamé des pourparlers à la Royal Institution. Conférences de Noël de la Royal Institution, qui s'adressaient spécialement aux enfants et traitaient des avancées scientifiques les plus importantes de l'époque, ainsi que de différentes anecdotes et histoires du domaine scientifique.

L'intention de ces entretiens était de rapprocher la science des enfants qui n'avaient pas eu l'occasion d'étudier officiellement, comme cela lui était arrivé.

Mariage

En 1821, Faraday contracta des noces avec Sarah Barnard. Leurs familles ont fréquenté la même église et c'est là qu'ils se sont rencontrés.

Faraday était un homme très religieux tout au long de sa vie et était un disciple de l'église Sandemanian, qui provenait de l'Église d'Écosse. Il a activement participé à son église, depuis qu'il est devenu diacre et même prêtre pendant deux années consécutives.

Aucun enfant n'est né du mariage entre Faraday et Barnard.

Années d'inventions

Les années suivantes de Faraday étaient pleines d’inventions et d’expériences. En 1823, il découvre le processus de liquéfaction du chlore (passage de l'état gazeux ou solide à l'état liquide) et deux ans plus tard, en 1825, il découvre le même procédé que le benzène.

En 1831, Faraday a découvert l'induction électromagnétique à partir de laquelle la loi dite de Faraday ou loi de l'induction électromagnétique a été générée. Un an plus tard, en 1832, il reçut le titre honorifique de Doctor de droit civil de l'Université d'Oxford.

Quatre ans plus tard, Faraday découvrit un mécanisme qui fonctionnait comme une boîte de protection contre les chocs électriques. Cette boîte s'appelait la cage de Faraday et devint plus tard l'une des inventions les plus utilisées, même aujourd'hui.

En 1845, il découvre l'effet qui reflète une interaction claire entre la lumière et le magnétisme; cet effet a été appelé effet Faraday.

Remerciements

La monarchie d'Angleterre a offert à Faraday la nomination de monsieur, auquel il a refusé plusieurs fois parce qu'il le considérait comme opposé à ses croyances religieuses; Faraday a associé ce rendez-vous à la recherche de reconnaissance et à la vanité.

La Royal Society a également proposé d'être son président et Faraday a rejeté cette offre faite à deux reprises.

L'Académie royale des sciences de Suède le nomma membre étranger en 1838. Un an plus tard, Faraday subit une dépression nerveuse. Après une courte période, il a poursuivi ses études.

En 1844, l'Académie des sciences de France l'intègre à ses membres étrangers, qui ne sont que huit personnalités.

Dernières années

En 1848, Michael Faraday obtint une maison de grâce et de faveur, ces logements appartenant à l'État anglais et offerts gratuitement aux personnalités du pays, dans le but de remercier les services rendus à la nation.

Cette maison se trouvait à Middlesex, à Hampton Court, et Faraday y habitait après 1858. C'est dans cette maison qu'il mourut plus tard.

Au cours de ces années, le gouvernement anglais l’a contacté et lui a demandé de les soutenir dans le processus de développement d’armes chimiques dans le cadre de la guerre de Crimée, qui a eu lieu entre 1853 et 1856. Faraday a refusé de cette offre, car il considérait contraire à l'éthique de participer à ce processus.

La mort

Michael Faraday est décédé le 25 août 1867, à l'âge de 75 ans. Une anecdote curieuse de ce moment est qu’il a été offert un lieu de sépulture dans la célèbre abbaye de Westminster, un site qu’il a rejeté.

Cependant, à l'intérieur de cette église, vous trouverez une plaque qui honore Faraday et se trouve près de la tombe d'Isaac Newton. Son corps repose dans le quartier des dissidents du cimetière de Highgate.

Expériences

La vie de Michael Faraday était pleine d'inventions et d'expérimentations. Nous détaillerons ensuite deux des expériences les plus importantes qu’il a réalisées et qui ont été transcendantes pour l’humanité.

La loi de Faraday

Afin de démontrer la loi dite de Faraday ou loi de l'induction électromagnétique, Michael Faraday a pris un carton sous la forme d'un tube sur lequel il s'est enroulé autour d'un fil isolé; De cette façon, il a formé une bobine.

Par la suite, il a pris la bobine et l'a connecté avec un voltmètre pour mesurer la force électromotrice induite tout en faisant passer un aimant à travers la bobine.

À la suite de cette expérience, Faraday a déterminé qu'un aimant au repos n'est pas capable de générer une force électromotrice, bien que le repos génère un champ magnétique élevé. Cela se reflète dans le fait que, à travers la bobine, le débit ne varie pas.

Dans la mesure où l'aimant se rapproche de la bobine, le flux magnétique augmente rapidement jusqu'à ce que l'aimant soit effectivement à l'intérieur de la bobine.Une fois que l'aimant a traversé la bobine, ce flux diminue.

Cage de Faraday

La cage de Faraday était la structure par laquelle ce scientifique a réussi à protéger les éléments des chocs électriques.

Faraday a mené cette expérience en 1836, quand il s’est rendu compte que la surcharge d’un conducteur affectait ce qui se trouvait à l’extérieur et non ce que le conducteur avait enfermé.

Dans l'intention de démontrer cela, Faraday a tapissé les murs d'une pièce de papier d'aluminium et a généré des décharges à haute tension à travers un générateur électrostatique à l'extérieur de la pièce.

Grâce à la vérification avec un électroscope, Faraday a pu vérifier que, effectivement, il n’y avait pas de charges électriques de quelque nature que ce soit à l’intérieur de la pièce.

On peut maintenant observer ce principe dans les câbles et les scanners, et il y a d'autres objets qui, en eux-mêmes, agissent comme des cages de Faraday, comme des voitures, des ascenseurs ou même des avions.

Principales contributions

Construction de dispositifs "à rotation électromagnétique"

Après que le physicien et chimiste danois Hans Christian Ørsted eut découvert le phénomène de l'électromagnétisme, Humphry Davy et William Hyde Wollaston ont tenté de concevoir un moteur électrique.

Faraday, après en avoir discuté avec les deux scientifiques à ce sujet, a réussi à créer deux appareils qui ont permis de produire ce qu’il a appelé la «rotation électromagnétique».

L'un de ces dispositifs, connu aujourd'hui sous le nom de "moteur homopolaire", a généré un mouvement circulaire continu, produit par la force magnétique qui circulait autour d'un fil qui se prolongeait jusqu'à un contenant de mercure avec un aimant à l'intérieur. En alimentant le fil en courant avec une batterie chimique, il tournait autour de l'aimant.

Cette expérience était la base de la théorie électromagnétique moderne. Telle était l'émotion de Faraday après cette découverte, qu'il publia les résultats sans le consulter avec Wollaston ou Davy, ce qui entraîna une controverse au sein de la Royal Society et l'affectation de Faraday à d'autres activités que l'électromagnétisme.

Liquéfaction des gaz et réfrigération (1823)

Sur la base de la théorie de John Dalton, dans laquelle il affirmait que tous les gaz pouvaient être amenés à l’état liquide, Faraday a démontré par une expérience la véracité de cette théorie, en plus d’avoir établi les bases du fonctionnement des réfrigérateurs et congélateurs modernes. .

Par la liquéfaction ou la liquéfaction (augmentation de la pression et diminution de la température du gaz) du chlore et de l'ammoniac à l'état gazeux, Faraday a réussi à amener à l'état liquide ces substances qui avaient été considérées comme "à l'état de gaz permanent".

En outre, il a réussi à ramener l'ammoniac à son état gazeux, en observant que pendant ce processus, un refroidissement était généré.

Cette découverte a montré qu'une pompe mécanique pouvait transformer un gaz en liquide à température ambiante, produire un refroidissement lorsqu'il revenait à son état gazeux et être à nouveau comprimé en liquide.

Découverte du benzène (1825)

Faraday a découvert la molécule de benzène en l'isolant et en l'identifiant à partir d'un résidu huileux, issu de la production de gaz d'éclairage, qu'il a baptisé "Bicarburet d'hydrogène".

En supposant que cette découverte constitue une réalisation importante de la chimie, en raison des applications pratiques du benzène.

Découverte de l'induction électromagnétique (1831)

L'induction électromagnétique était la grande découverte de Faraday, qu'il réalisa en connectant deux solénoïdes de fil autour des extrémités opposées d'un anneau de fer.

Faraday a connecté un solénoïde à un galvanomètre et a regardé comme il connectait et déconnectait l'autre de la batterie.

Lors de la déconnexion et de la connexion du solénoïde, il pouvait observer que, lorsqu'il passait du courant à travers un solénoïde, un autre courant était temporairement induit dans l'autre.

La cause de cette induction est due au changement de flux magnétique qui s’est produit lors de la déconnexion et de la connexion de la batterie.

Cette expérience est maintenant appelée "induction mutuelle", qui se produit lorsque le changement de courant dans un inducteur induit une tension dans un autre inducteur proche. C'est le mécanisme par lequel les transformateurs fonctionnent.

Lois sur l'électrolyse (1834)

Michael Faraday était également l'un des principaux responsables de la création de la science de l'électrochimie, la science responsable de la création des batteries actuellement utilisées par les appareils mobiles.

En menant des recherches sur la nature de l'électricité, Faraday a formulé ses deux lois sur l'électrolyse.

Le premier d'entre eux stipule que la quantité de substance déposée dans chaque électrode d'une cellule électrolytique est directement proportionnelle à la quantité d'électricité qui traverse la cellule.

La seconde de ces lois stipule que les quantités des différents éléments déposés par une quantité donnée d’électricité sont proportionnelles à leur poids chimique équivalent.

Le mathématicien James Clerk Maxwell a modélisé ces lois dans l'équation suivante:

Découverte de l'effet Faraday (1845)

Aussi connu sous le nom de rotation Faraday, cet effet est un phénomène magnétique-optique, qui est l'interaction entre la lumière et un champ magnétique dans un milieu.

L'effet Faraday provoque la rotation d'un plan de polarisation qui est linéairement proportionnel à la composante du champ magnétique dans la direction de propagation.

Faraday croyait fermement que la lumière était un phénomène électromagnétique et qu’elle devait être affectée par des forces électromagnétiques.

Pour cette raison, après une série d'essais infructueux, il a continué à tester un morceau de verre solide contenant des traces de plomb, qu'il a fait à l'époque de la fabrication du verre.

De cette façon, il a observé que lorsqu'un faisceau de lumière polarisé traversait le verre, dans la direction d'une force magnétique, la lumière polarisée tournait selon un angle proportionnel à la force du champ magnétique.

Il a ensuite essayé ceci avec différents solides, liquides et gaz pour obtenir des électroaimants plus puissants.

Découverte du diamagnétisme (1845)

Faraday a découvert que tous les matériaux présentaient une faible répulsion envers les champs magnétiques, ce qu'il a appelé le diamagnétisme.

C'est-à-dire qu'ils créent un champ magnétique induit dans la direction opposée à un champ magnétique appliqué de l'extérieur, étant repoussés par le champ magnétique appliqué

Il a également découvert que les matériaux paramagnétiques se comportent de manière opposée, attirés par un champ magnétique externe appliqué.

Faraday a montré que cette propriété (diamagnétique ou paramagnétique) est présente dans toutes les substances. Le diamagnétisme induit par des aimants extra forts peut être utilisé pour produire de la lévitation.

Références

1. Michael Faraday. (2017, 9 juin). Récupéré de en.wikipedia.org.
2. Michael Faraday. (2017, 8 juin). Récupéré de en.wikipedia.org.
3. Benzène (6 juin 2017) Récupérée de en.wikipedia.org.
4. Liquéfaction des gaz. (7 mai 2017) Récupérée de en.wikipedia.org.
5. Les lois de Faraday sur l'électrolyse. (2017, 4 juin). Récupéré de en.wikipedia.org.
6. Cage de Faraday. (2017, 8 juin). Récupéré de en.wikipedia.org.
7. L'expérience de Faraday dans le seau à glace. (3 mai 2017). Récupéré de en.wikipedia.org.
8. Effet Faraday. (2017, 8 juin). Récupéré de en.wikipedia.org.
9. Effet Faraday. (2017, 10 mai). Récupéré de en.wikipedia.org.
10. Qui est Michael Faraday? Quelle a été sa découverte dans les domaines de la science? (6 juin 2015). Récupéré de quora.com
11. Les 10 meilleures contributions de Michael Faraday à la science. (2016, 16 décembre). Récupéré de learnodo-newtonic.com.