패러데이와 전자기

1791년 이탈리아의 해부학자 Luigi Galvani(1737-98)는 우연히 해부된 개구리의 근육이 황동과 철 프로브로 동시에 만지면 수축한다는 사실을 발견했습니다. 이탈리아의 물리학자 알레산드로 볼타(1745-1827)는 이 효과를 두 개의 서로 다른 금속이 접촉한 결과라고 생각했습니다.

1800년에 볼타는 왕립 학회 회장 조셉 뱅크스(1743-1820)에게 보낸 편지에서 직류를 생산할 수 있는 장치의 개발을 발표했습니다. 이것은 소위 소금물에 적신 판지 칸막이로 분리된 아연과 구리 디스크가 번갈아 가며 구성된 "전극".

과학자들은 즉시 본 발명의 중요성을 깨달았습니다. 곧 영국인 Humphrey Davy(1778-1829)는 갈바니 전지라고 하는 보다 강력한 "기둥"을 개발하여 처음으로 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨과 같은 여러 화학 원소를 분리할 수 있었습니다. 1813년에 Davy는 Michael Faraday라는 청년을 Royal Institution의 조수로 받아들였습니다.

패러데이는 가난한 대장장이의 아들로 1791년 9월 22일 서리 주 뉴잉턴에서 태어났습니다.그는 초등 교육만 받을 수 있었고 14세에 런던의 제본업자 중 한 명에게 견습생이 되었습니다. 제본공이라는 직업은 그 청년에게 그의 손을 통과하는 책을 읽을 기회를 주었다. 패러데이는 특히 브리태니커 백과사전의 전기에 관한 기사에 깊은 인상을 받았습니다. 1810년에 그는 도시의 철학 협회에 가입하여 강의를 듣고 실험을 수행할 수 있었습니다.

1812년 견습 기간이 끝나자 패러데이는 제본업자로서의 경력을 포기했습니다. 실험실 폭발로 인해 일시적으로 실명한 Davy는 그를 조수로 삼았습니다. 1813-15년 Davy는 그를 프랑스와 이탈리아로 여행에 데려갔고 그곳에서 그들은 Volta와 Ampère를 비롯한 많은 저명한 과학자들을 만났습니다.

전기와 자기

1820년 덴마크의 물리학자 Hans Oersted(1777-1851)는 전선을 통해 흐르는 전류가 나침반 바늘을 편향시킨다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 큰 관심을 불러일으켰고, 곧 그의 동포 François Arago(1786-1853)가 수행한 이 실험의 시연을 보고 파리에서 Andre Ampere(1775-1836)가 전자기학의 기본 이론을 만들기 시작했습니다.

Ampere는 같은 방향으로 전류를 전달하는 전선은 끌어당기고, 반대 방향의 전류를 전달하는 전선은 밀어내고, 전류가 흐르는 전선 코일(그는 이를 솔레노이드라고 함)이 자석처럼 행동한다는 사실을 발견했습니다. 그는 또한 전류의 크기를 측정하기 위해 근처에 있는 자기 바늘의 편향을 사용할 것을 제안했습니다. 이 아이디어는 곧 검류계의 발명으로 이어졌습니다.

당시 패러데이는 전류가 흐르는 도체 주위에 닫힌 힘선이 형성된다는 생각을 표현했습니다. 1821년 10월그는 전류가 흐르는 와이어 주변의 자석 또는 고정 자석 주변의 와이어를 시연하는 장치를 만듭니다. 이것은 전기 에너지가 기계 에너지로 전환된 최초의 사례였습니다.

현재 세대
화학 연구를 중단하지 않고 Faraday는 자기장을 사용하여 전류를 생성할 수 있는 방법을 알아냈습니다. 그는 1831년 8월 거의 우연히 이 발견을 했습니다.

그는 자기장과 전류 사이의 관계를 발견하기 위해 쇠막대에 두 개의 코일을 감고 그 중 하나를 배터리에 연결하여 자기장을 만들고 다른 하나를 검류계를 통해 닫았습니다. 첫 번째 코일에서는 아무 일도 일어나지 않았지만 Faraday는 첫 번째 코일에서 전류가 나타나거나 사라지는 순간 검류계의 바늘이 경련되는 것을 발견했습니다. 그는 전류가 자기장에 변화를 일으킨다고 결론지었습니다.

1824년에 Arago는 구리 디스크의 회전이 그 위에 있는 나침반 바늘을 편향시키는 것을 발견했습니다. 이 효과에 대한 이유는 알려지지 않았습니다. 패러데이는 자기장에서 디스크가 회전하면 디스크에 전류가 발생하여 바늘을 편향시키는 자기장을 생성한다고 믿었습니다.

1831년 10월에 그는 구리 디스크가 편자 자석의 극 사이에서 회전하는 유사한 장치를 만들었습니다.

디스크의 중앙과 가장자리는 직류의 흐름을 나타내는 검류계에 연결되었습니다. 이 발견이 있은 지 3개월 후 패러데이는 변압기와 발전기를 발명했는데 그 설계는 오늘날까지 크게 바뀌지 않았습니다.

전기 분해 법칙

패러데이는 전기 분해의 기본 법칙을 공식화하여 전기 지식을 화학에 적용할 수 있었습니다.그는 과학적 사용에 "양극", "음극", "양이온", "전극" 및 "전해질"이라는 용어를 도입했습니다. 정전기 방전을 연구한 후 그는 정전기 방전이 수명이 짧은 전류를 나타낸다는 것을 보여주었습니다.

1839년 패러데이는 건강이 악화되어 연구 작업을 중단했지만 1845년 편광에 대한 자기장의 영향에 관심을 갖고 연구를 재개했습니다. 그는 강력한 전자석을 사용하여 편광면을 회전시킬 수 있음을 발견했습니다. 이로 인해 그는 빛의 전자기 이론을 만들었고 나중에 James Clerk Maxwell(1831-79)에 의해 수학적 형태로 공식화되었습니다.

패러데이는 1862년 왕립 연구소에서 일을 그만두고 햄프턴 코트 궁전에서 빅토리아 여왕이 허락한 방에서 은둔 생활을 하다가 1867년 8월 25일 그곳에서 사망했습니다.