Майкл Фарадей: переплётчик, который придумал электродвигатель
Сын бедного кузнеца, переплётчик книг, который учился, читая то, что переплетал. Майкл Фарадей стал одним из величайших экспериментаторов в истории. Он сделал первый электродвигатель, открыл, как получать ток с помощью магнита, и придумал слово «электрод». Рассказываем его историю: она отличный пример того, что дорога в науку бывает очень необычной.
Для 7–11 классов, электромагнитную индукцию проходят в 9 и 11 классах.
Учёба в переплётной мастерской
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в Лондоне в семье кузнеца. Семья жила бедно, и в школе Майкл учился только читать, писать и считать. В 14 лет его отдали учеником к переплётчику книг.
Хозяин мастерской разрешал ему читать книги, которые приносили в переплёт. Так Фарадей прочитал статью об электричестве из Британской энциклопедии и книгу Джейн Марсет «Беседы о химии». Он не просто читал, а повторял опыты, на которые хватало денег, и вёл записи.
Записи для Дэви
В 1812 году один из клиентов подарил Фарадею билеты на лекции знаменитого химика Хамфри Дэви в Королевском институте. Фарадей аккуратно записал лекции, добавил рисунки, переплёл записи в книгу и отправил Дэви с просьбой взять его на любую работу в лабораторию.
Вскоре у Дэви освободилось место лаборанта, и в 1813 году 21-летний Фарадей стал мыть пробирки и готовить опыты в Королевском институте. Вместе с Дэви он почти два года ездил по Европе, иногда выполняя роль слуги, но зато знакомясь с лучшими учёными. Позже шутили, что главным открытием Дэви стал Фарадей.
Первый электродвигатель
В 1820 году датчанин Ханс Кристиан Эрстед заметил, что провод с током отклоняет стрелку компаса. Значит, ток создаёт магнитное поле. Фарадей задумался: если ток действует на магнит, может ли магнит заставить двигаться провод?
В 1821 году он построил прибор: в чашу с ртутью поставил магнит, а сверху подвесил провод, нижний конец которого касался ртути. Когда через провод пускали ток, он начинал вращаться вокруг магнита. Это было первое устройство, превращающее электричество в непрерывное движение, предок всех электродвигателей: в вентиляторе, пылесосе, электросамокате.
Ток из магнита
Десять лет Фарадей искал обратное: можно ли получить ток с помощью магнита. В 1831 году он нашёл ответ. Ток в проводнике возникает, когда магнитное поле вокруг него меняется: если вдвигать магнит в катушку или выдвигать его. Пока магнит неподвижен, тока нет.
Это явление назвали электромагнитной индукцией. На нём работают генераторы на всех электростанциях, трансформаторы, беспроводная зарядка телефона и индукционные плиты. Почти всё электричество в розетке получено по закону, открытому Фарадеем.
Простой опыт: катушка из многих витков провода, подключённая к чувствительному амперметру. Быстро вдвигайте и выдвигайте магнит, и стрелка будет отклоняться то в одну, то в другую сторону.
Клетка Фарадея
Фарадей показал, что электрические заряды располагаются на внешней поверхности проводника, а внутри замкнутой металлической оболочки поля нет. Он построил большую металлическую клетку, сел внутрь и попросил ассистентов пускать по ней мощные разряды. С ним ничего не случилось.
Поэтому в машине во время грозы безопасно: металлический кузов работает как клетка Фарадея. Так же устроена дверца микроволновки с металлической сеткой: она не выпускает излучение наружу. А в лифте или подвале плохо ловит связь по той же причине.
Лекции для детей
Фарадей прекрасно объяснял. В 1825 году он начал рождественские лекции для детей в Королевском институте, и их читают до сих пор, каждый год, теперь их показывают по телевидению. Его цикл «Химическая история свечи» переведён на русский и подходит школьникам: вся химия горения на примере одной свечи.
Фарадей отказался от рыцарского звания и от поста президента Королевского общества, считая себя «простым Майклом Фарадеем». Математики он почти не знал, но его идею силовых линий позже описал формулами Джеймс Клерк Максвелл. Единица электрической ёмкости, фарад, названа в его честь. Фарадей умер в 1867 году.
Разберём на занятии
На живых занятиях преподаватель объясняет школьные темы через такие истории: так правило или формула запоминается с первого раза.
Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.
Частые вопросы
Правда, что у Эйнштейна висел портрет Фарадея?
Да, по воспоминаниям, в кабинете Эйнштейна висели портреты Ньютона, Максвелла и Фарадея.
Какие слова придумал Фарадей?
Вместе с коллегами он ввёл термины «электрод», «анод», «катод», «ион», «электролит». Их до сих пор используют в химии 9 класса.
Будет ли индукция на ЕГЭ?
Да, электромагнитная индукция, правило Ленца и закон Фарадея есть в ЕГЭ по физике, а в ОГЭ встречаются вопросы о том, когда в катушке возникает ток.