Seminar: Michael Faraday

1. Seminar: Michael Faraday Student: Nikola Todorović

2. Michael Faraday • rođen u Newington Buttsu, 22. rujna 1791. • umro je u Hampton Courtu 25. kolovoza 1867. • bio je britanski znanstvenik (fizičar i kemičar) koji je odgovoran za mnoga otkrića na području elektromagnetizma i elektrokemije

3. Faraday je rođen u siromašnoj obitelji, te se sam morao školovati. Radio je kao pomoćnik u knjižari već od svoje 14. godine. Radeći tamo, susretao se s mnogo knjiga te je već odmalena počeo razvijati interes za znanost. • Napunivši 20 godina, Faraday počinje slušati predavanja legendarnog Humphreya Davyja, predsjednika kraljevskog društva. • Nakon što mu je Faraday poslao svoje zabilješke, oduševljeni Davy ga uzima za asistenta. • Kako je dolazio iz siromašne obitelji, Faraday se često zbog ponašanja drugih osjećao nelagodno, no ubrzo je svojim radom uspjeo nadmašiti svoje učitelje.

4. Premda je pokazivao relativno širok interes za znanost i fiziku, Faraday je ipak najviše postigao u radu s elektricitetom. • Godine 1821. ubrzo nakon što je Danac Oersted izvodeći svoj pokus sa kompasom i strujom otkrio pojavu elektromagnetizma, Davy i Wollaston su pokušali načiniti električni motor – dakako nisu uspjeli. • Faraday je u razgovoru s njima dvojicom došao na ideju da je potrebno načiniti nešto što je on kolokvijalno nazvao – elektromagnetskom rotacijom.

5. Daljnjim pokusima i poboljšavanjima svojeg modela Faraday je objavio svoje otkriće, ali je pritom načinio fatalnu pogrešku ne spomenuvši Davyja i Wollastona. • To ga je koštalo dijela ugleda, te se na nekoliko godina povukao iz istraživanja.

6. Deset godina kasnije, 1831. Faraday se vraća. • Bio je to blještav povratak znanstvenika kojeg su mnogi smatrali propalim. Faraday je te godine započeo svoju fantastičnu seriju eksperimenata u kojima je otkrio i demonstrirao pojavu magnetske indukcije. • Otkrio je da se pomicanjem magneta kroz zavojnicu načinjenu od metala, u njoj pojavljuje električna struja. • Koristeći ovu pojavu i činjenicu da se elekrična struja može lako dobiti pomicanjem magneta u odnosu na žicu, Faraday je konstruirao dinamo – prvotni električni generator.

7. Faraday je osobitu pozornost obratio ispitivanju sredstava između električnog naboja i magneta. • Električna sila između dva naboja nije ista ako se naboji nalaze u praznom prostoru ili u nekoj tekućini. Uronimo li dvije elektrizirane metalne kugle u parafinsko ulje, opažamo da je sila dva i pol puta manja nego u zraku. Odatle je Faraday zaključio da se električno djelovanje mora postepeno prenositi prostorom. • Bit električnih i magnetskih pojava Faraday vidi u procesima koji se odigravaju u prostoru između električnih naboja.

8. I u prividno praznom prostoru postoji fizička stvarnost – električne i magnetske silnice. • One se mijenjaju i kreću, pa prenose sile između električnih naboja i magneta. Nevidljivo električno polje oko nekog električnog tijela možemo lako odrediti iz sile na mali električni naboj. Sila je jednak umnošku naboja tog malog električnog tijela i jakosti polja oko električnog tijela: F= e E

9. Faradayeva shvaćanja o novoj nevidljivoj stvarnosti postepeno su se izgrađivala ispitivanjem pojava pri kojima se mijenjaju i kreću električne struje, naboji i magneti. • Nova se teorija sjajno potvrdila tamo gdje su zatajile stare predodžbe o daljinskim silama. • Kad je Oersted otkrio da električne struje djeluju na magnete postavilo se pitanje : djeluju li magneti kad se kreću na elektricitet? • Faraday je pokazao da gibanje magneta u metalnim žicama izaziva električne struje.

10. Elektricitet u žici tjera električna sila. Ta se električna sila pojavljuje samo kada naglo izvadimo ili umetnemo magnet. • To znači da mijenjanje magnetskog polja proizvodi u prostoru svitka električno polje. • Električne silnice ovijaju magnetske poput krugova, pa stvaraju struje u žičanim prstenima.

11. Faradayev zakon indukcije Pojava da se u zavoju vodljive žice stvara inducirani napon ako se mijenja magnetski tok što ga napon obuhvaća • Faraday prvi objavio dokaze o indukciji i pokazao kako se može izvršiti promjena magnetskog toka da bi se dobio inducirani napon 1) zavoj se pomiče u magnetskom polju ili se uz zavoj koji miruje pomiče magnet 2) može se dobiti i bez pomicanja, ako je promjenjivo magnetsko polje proizvedeno promjenjivom strujom

12. Zato je potrebno imati primarni svitak u kojem teče promjenjiva struja i sekundarni u kojem promjenjivo magnetsko polje inducira napon, to se zbog međsobnog djelovanja zove - međuindukcija

13. Faraday je također iznio i prijedlog da se oko vodiča prostorom širi elektromagnetsko polje, no taj svoj prijedlog nije dokazao. • Michael Faraday se iskazao i u kemiji, a malo je poznato da je upravo on otkrio benzen, izumio je sustav oksidacijskih brojeva, a radio je i na tehnikama ukapljivanja plinova. • Poznat je po zakonima elektrolize, a u uporabu je uveo pojmove poput katode, anode, elektrode i iona.

14. Godine 1845. Faraday otkriva tzv. Faradayev efekt i pojavu dijamagnetizma • Smjer polarizacije linearno polariziranog svjetla propušten kroz materijalnu sredinu može biti rotiran pomoću primjene vanjskog magnetskog polja postavljen u pravom smjeru. • U svoju bilježnicu je napisao: ´´Konačno sam uspio osvijetliti magnetski put ili crtu da dobijem svjetlost.´´ • To je dokazalo vezu između magnetizma i svjetlosti.

15. U radu sa statičkim elektricitetom, Faraday je demonstrirao da se struja pomiče na površinu vodiča, površinska struja nema nikakve veze s unutrašnjosti vodiča. • Taj se efekt naziva Faradayev kavez • Kavez predstavjla zaštitu od električnog polja. • Sastoji se od metalne mreže, odnosno kaveza unutar kojeg se nalazi električna oprema koja se na taj način štiti od djelovanja električnog polja. Faradayevim kavezom smatra se i oprema koja služi u građevinarstvu za zaštitu objekata od udara groma - gromobran

16. Faradayevi zakoni elektrolize 1. Količina tvari koja se izluči na elektrodi proporcionalna je količini naboja (Q=It) koja je protekla tijekom elektrolize n=Q/zF (gdje je z broj elektrona koji se izmjeni u reakciji, a F Faradayeva konstanta i iznosi 96487 C mol-1. 2. Mase elemenata koje se izluče s istom količinom struje su izravno proporcionalni njihovim kemijskim ekvivalentima.

17. Prolaskom struje od 96487 C u prvom elektrolitu razvit će se 1 mol Ag i ¼ mol O2, a u drugom ½ mol Cu i ¼ mol O2 • Relevantne polureakcije su Ag+ + e- Ag(s) Cu2+ +2e- Cu(s)