Michael Faraday

Michael Faraday

Michael Faraday werd door Albert Einstein beschouwd als één van de invloedrijkste natuurkundigen

Michael Faraday 1791-1867

Michael Faraday wordt gezien als een van de grootste experimentele wetenschappers uit de geschiedenis. Albert Einstein (1879-1955) beschouwde hem als een van de belangrijkste natuurkundigen die ooit hadden geleefd. Desondanks was het alleen aan enkele toevallige gebeurtenissen in zijn jeugd te danken dat de man wiens ontdekkingen en uitvindingen, zoals de elektromotor, de elektrische generator en de transformator, zo’n verregaande invloed zouden hebben op het moderne leven, de wetenschap inging. Het eerste toeval was dat hij op zijn 13de leerling werd bij een boekbinder. Hier werd zijn belangstelling voor de wetenschap en met name voor elektriciteit gewekt door de boeken die hij moest binden. Het tweede toeval was dat hij werd aangesteld als assistent van de chemicus Humphrey Davy (1778-1829), die had onthouden dat de jonge Faraday zijn colleges had bijgewoond. De tijdelijke aanstelling werd al snel permanent en kort daarop nam Davy Faraday mee op een grote rondreis door Europa, waardoor de jongeman de kans kreeg om kennis te maken met een groot aantal van de belangrijkste natuur-en scheikundigen van zijn tijd. Aanvankelijk hield Faraday zich niet zozeer bezig met natuurkunde, het vakgebied waarin hij zijn baanbrekende ontdekkingen zou doen, maar met scheikunde. In 1823 maakte hij als eerste chloor vloeibaar, al was het bij toeval terwijl hij bezig was met een ander experiment. Hij begreep al snel hoe deze nieuwe vorm van chloor was ontstaan en paste het proces, waarbij gebruik werd gemaakt van druk en afkoeling, toe op andere gassen. Door zijn talent om zijn eigen chemische experimenten te analyseren ontdekte hij ook benzeen, in 1825.

De elektromotor

Faraday is tegenwoordig vooral bekend door zijn werk op het gebied van de natuurkunde en met name de elektriciteit. Al in 1821 ontwikkelde hij, na zijn ontdekking van elektromagnetische rotatie, de elektromotor. Hij bouwde daarbij voort op de ontdekking van Hans Christian Oersted (1777-1851) in 1820 dat een elektrische stroom een magnetische kompasnaald kon beïnvloeden. Faraday toonde met een experiment aan dat een metaaldraad waar een elektrische stroom doorheen liep, ging ronddraaien rond een vaste magneet en dat andersom de magneet ging ronddraaien als het experiment werd omgekeerd. Hieruit begreep Faraday dat elektriciteit opgewekt kon worden door een magnetische beweging, maar het zou nog tien jaar duren voor hij dit kon bewijzen. In 1831 slaagde hij erin een
constante elektrische stroom te produceren door een koperen schijf te laten roteren tussen de polen van een magneet. Deze ontdekking stelde hem in staat de elektrische generator, de transformator (die rond dezelfde tijd ook werd uitgevonden door de Amerikaan Joseph Henry) en de dynamo te ontwikkelen.

Elektrische velden

Dat Faraday deze prestaties kon leveren kwam doordat hij al vroeg het gangbare idee van elektriciteit als ‘vloeistof had verworpen en in plaats daarvan uitging van ‘velden’, omgeven door krachtlijnen. Hij geloofde dat ook magnetisme werd opgewekt door krachtvelden en dat er een wisselwerking bestond met elektriciteit, omdat hun velden elkaar kruisten. Toen hij de juistheid hiervan had aangetoond door een elektrische stroom op te wekken met magnetisme, had hij de elektromagnetische inductie ontdekt. Hierdoor bemoedigd ging hij verder met het exploreren van het idee dat alle natuurkrachten op de een of andere manier ‘geünificeerd’ zijn. Hij onderzocht hoe elektromagnetisme zich verhoudt tot licht en zwaartekracht en dit leidde in 1845 tot de ontdekking van het ‘Faraday-effect’: gepolariseerd licht wordt beïnvloed door een magneet. James Clerk Maxwell toonde aan dat licht inderdaad een vorm was van elektromagnetische straling en gaf de wiskundige formulering voor Faradays inductiewet.

De wetten van de elektrolyse

Faradays fascinatie voor elektriciteit en zijn achtergrond als chemicus vonden een uitdrukking in zijn baanbrekende werk op het gebied van de elektrolyse. In 1833 formuleerde hij als eerste de twee basiswetten van de elektrolyse: (1) tijdens elektrolyse is de hoeveelheid subtantie die op een elektrode wordt geproduceerd recht evenredig met de hoeveelheid elektriciteit die wordt gebruikt en (2) de hoeveelheden substantie die op de kathode en anode worden afgezet, zijn recht evenredig met hun equivalentgewicht.

1821 Faraday bouwt de eerste elektromotor. 1823 Maakt bij toeval chloor vloeibaar. 1831 Ontdekt het principe dat de ontwikkeling van de elektrische generator, de transformator en de dynamo mogelijk maakt. 1833 Formuleert de basiswetten van de elektrolyse. 1845 Ontdekt het naar hem genoemde Faraday-effect.

Author: Y Comak