10. Майкл Фарадей

Фарад (Ф, F) — одиниця вимірювання електричної ємності в системі СІ.

Один фарад дорівнює ємності такого конденсатора, між обкладинками якого при заряді в один кулон виникає електростатична напруга один вольт.

Ф = Кл·В^-1 = Кл²·Дж^-1 = м^-2·кг^-1·с⁴·А².

Майкл Фарадéй (англ. Michael Faraday, *22 вересня 1791, Лондон, Англія — †25 серпня 1867, Лондон, Англія) — англійський фізик і хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле, член Лондонського королівського товариства (1824). Він відіграв визначну роль у розвитку вчення про електромагнітні явища.^[1][2]

Хоча Фарадей отримав скромну формальну освіту і слабо знав вищу математику, зокрема математичний аналіз, він був одним з найвпливовіших вчених в історії^[3]; історики науки^[4] ставляться до нього як до найкращого експериментатора в історії науки.^[5]

Майкл Фарадей народився поза шлюбом і проживав в сім'ї коваля. Він закінчив початкову школу, й на цьому його формальне навчання завершилося, однак хлопець продовжував займатися самоосвітою. У віці 13 років поступив на навчання до власника книжної лавки і майстерні, що переплітала книжки. Робота в книжковій майстерні дала йому можливість багато читати. Він відвідував публічні лекції, зокрема лекції Гемфрі Деві в Королівському інституті. Деві відіграв велику роль у рішенні Фарадея присвятити себе науці. Фарадей звернувся до Деві з проханням прийняти його на роботу в Королівський інститут, і в 1813 його бажання здійснилося. В 1813-15, мандруючи разом з Деві Європою, Фарадей відвідав лабораторії Франції та Італії. Наукова діяльність Фарадея в подальшому проходила у стінах Королівського інституту, де він спочатку допомогав Деві в хімічних експериментах, а пізніше розпочав самостійні дослідження з хімії. До найважливіших із них належать одержання бензолу (1825), зрідження хлору (1823) і деяких інших газів. Він здійснив ряд відкриттів у інших галузях фізики, серед них особливо відомий метод зрідження газів.

Ім'я Фарадея одержало певну вагу в наукових колах, в 1825 він став директором лабораторії, в 1827 професором Королівського інституту. Талановитий експериментатор, наділений науковою інтуїцією, Фарадей поставив ряд дослідів, в яких були відкриті фундаментальні фізичні закони і явища. Ознайомившись з роботою Християна Ерстеда про відхилення магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом (1820), Фарадей зайнявся дослідженням зв'яку міжелектричними і магнітними явищами і в 1821 вперше відкрив обертання магніта навколо провідника зі струмом і обертання провідника зі струмом навколо магніта. Протягом наступних 10 років Фарадей намагався «перетворити магнетизм в електрику»; його дослідження завершилося в 1831 відкриттям електромагнітної індукції. Він детально вивчив явище електромагнітної індукції, вивів її основний закон, з'ясував залежність індукційного струму від магнітних властивостей середовища, дослідив явище самоіндукції і екстраструми замикання та розмикання. Відкриття явища електромагнітної індукції зразу ж набуло великого наукового і практичного значення; воно лягло в основу електротехніки.

Фарадей висловив нові ідеї, які пізніше повністю виправдали себе, стосовно природи струму і магнетизму, механізму провідності у різних середовищах і т.д. Він довів однозначність різних видів електрики: одержаної відтертя, «тваринної», «магнітної» і т.д. Фарадей вперше запропонував уявлення про електричне та магнітне поля.

Намагаючись встановити кількістні співвідношення між різними видами електрики, Фарадей розпочав дослідження електролізу, відкрив його закони (1833-34) і ввів термінологію, що збереглася в цій галузі досі. Закони електролізу стали вагомим свідченням на користь дискретності речовини і електрики. У 1840, ще до відкриття закона збереження енергії, Фарадей висловив думку про єдність «сил» природи (різних видів енергії) та їхнє взаємне перетворення. Він увів уявлення про силові лінії, вважав що вони фізично існуюють. Ідеї Фарадея про електричне і магнітне поля здійснили великий вплив на розвиток всієї фізики. В 1832 Фарадей висловив думку про те, що поширення електромагнітних взаємодій є хвильовий процес, що відбувається зі скінченною швидкістю.

В 1845, досліджуючи магнітні властивості різних матеріалів, Фарадей відкрив явище парамагнетизму і діамагнетизму. В 1845 він відкрив обертання площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея), це було перше спостереження зв'язку між магнітними і оптичними явищами, які пізніше одержали підтвердження в електромагнітній теорії світла Дж. Максвелла. Фарадею першому належить думка про зв'язок електричних, магнітних та світлових явищ (див. Об'єднана теорія поля).

Фарадей вивчав також електричні розряди у газах, намагаючись вияснити природу електрики. Відкриття Фарадея завоювали визнання у всьому науковому світі. Вперше ідеї Фарадея «перевів» на загальноприйняту математичну мову Максвелл. У передмові до свого «Трактату з електрики і магнетизму» (1873) він писав: «По мірі того, як я просувався вперед у вивчені Фарадея, я переконався, що його спосіб розуміння явища також має математичний характер, хоча він і не предстає перед нами "вдягненим" в одяг загальноприйнятих математичних формул» (Вибр. праці з теорії електромагнітного поля, М., 1954, с. 349).

На честь Фарадея названа одиниця вимірювання ємності — фарад, а також стала Фарадея. З 1977 по 1996 роки ім'я вченого носила британська антарктична станція Фарадей (нині це українська станція Академік Вернадський). З 1991 до 2001 року, зображення Фарадея видніло на звороті 20-фунтових банкнот серії E, випущенихБанком Англії. Він був зображений під час лекції в Королівському інституті.^[6]

Георг Симон Ом

11. Ом (Ом, Ω) — одиниця вимірювання електричного опору в системі СІ.

Один ом дорівнює опору провідника, на кінцях якого виникає напруга один вольт при силі струму один ампер.

1 Ом = 1 В/А = 1 м²·кг·с^-3·А^-2.

Біографія

Народився в Ерлагені, у сімї бідного слюсаря. Батько його, досить розвинута і освідчена людина, з дитинства привчав сина до фізики та математики, та зрештою відправив його навчатись до гімназії. У 1806 р. Ом , закінчивши курс в гімназії , почав вивчати математичні науки у Ерлагенському університеті, але вже після 3-ох семестрів кинувши університет, став працювати вчителем в Готштадті (Швейцарія).

У 1809 р. покинув Швейцарію та, переїхавши до Нейенбурга, повністю присвятив себе вивченню математики; у 1811 р. захистив у Ерлангені докторську дисертацію і з 1811 по 1813 у якості приват-доцента читав там само лекції з математики, але вже у 1813 р. прийняв місце викладача з математики в Бамберзі (1813-17), звідки перейшов потім на таку ж саму посаду в Кельні (1817-28). Впродовж свого перебування в Кельні Ом опублікував свої знамениті роботи з теорії гальванічного кола. За публикації в газетах цієї "єресті" був за особистим розпорядженням Міністра освіти звільнений з роботи в школі.

На міжнародному конгресі електриків в Парижі, вирішено було назвати його ім'ям тепер усіма визнану одиницю електричного опору («один ом»).

Відкриття

Найвідоміші праці Ома стосувались питань проходження електричного струму через провідники й привели до відомого закону Ома, що зв'язує опіркола гальванічного струму, електрорушійної в ньому сили й сили струму, та був в основі всього сучасного вчення про електрику. У першій його науковій роботі («Vorläufige Anzeige des Gesetzes, nach welchem Metalle die Contactelectricitätleiten», 1825) Ом досліджує ці явища, але, за недосконалістю приладів, приходить до помилкового результату. У подальшій роботі («Bestimmung des Gesetzes, nach welchem Metalle die Contactelektricitätleiten», 1826) Ом формулює свій знаменитий закон і потім всі свої роботи з цього питання поєднує в книзі: «Die galvanische Kette, Mathematisch Bearbeitet» (Б., 1827; перевиданій Мозером в Лейпцігу, 1887; перекладену англійською в 1841, італійською в 1847, французькою в 1860), у якій дає і теоретичний висновок свого закону, виходячи з теорії, аналогічної теорії теплопровідності Фур'є. Незважаючи на важливість цих робіт вони пройшли непоміченими і були зустрінуті навіть вороже, і лише коли Пульє у Франції знову прийшов (1831-37), дослідним шляхом, до тих самих результатів, закон Ома був прийнятий вченим світом, і Лондонське королівське товариство на засіданні 30 листопада 1841 нагородило Ома медаллю Коплі.

Відкриття Ома, що дало можливість вперше кількісно розглянути явища електричного струму, мало і має величезне значення для науки; всі теоретичні (Гельмгольца) і практичні (Бетц, Кольрауш, комісія британської асоціації) перевірки показали повну його точність; закон Ома це правдивий закон природи. Подальші роботи Ома з електрики стосувалися питань уніполярной провідності (1830) і нагрівання проводів струмом (1829). У 1839 р., пішов ряд робіт з акустики, що призвели до результатів великої важливості. У статті «Ueber die Definition des Tones nebst daran geknüpfter Theorie der Sirene und ähnlicher tonbildender Vorrichtungen» (1843) висловив закон (також званий «законом Ома»), що людське вухо пізнає лише прості гармонічні коливання, і що кожен складний звук розкладається вухом на складові (за законом Фур'є) і пізнається лише як їх сума. І цей закон не був прийнятий сучасниками Ома і лише Гельмгольц, через вісім років після смерті Ома, довів його повну справедливість.