マイケル・ファラデー：伝記、実験、貢献 - 理科 - 2025

マイケルファラデー（Newington Butt、1791年9月22日-ハンプトンコート、1867年8月25日）は、電磁気学と電気化学の分野に主な貢献をしている英国出身の物理学者であり化学者でした。科学、ひいては人類への彼の貢献の中で、電磁誘導、反磁性、および電解に関する彼の研究を強調することができます。

家族の経済状況により、ファラデーは正式な教育を受けていなかったため、14歳のときから、製本家としての見習い中に大量の読書を行うことで、これらのギャップを埋める役割を担っていました。

科学者に最も影響を与えたと彼が綴った本の1つは、アイザックワッツによる心の改善です。

ファラデーは優れた実験者であり、彼の発見を理解しやすい言葉で伝えました。彼の数学的な能力は最高ではありませんでしたが、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは彼の研究と他の研究を一群の方程式にまとめました。

書記マックスウェルの言葉で：「力の線の使用は、ファラデーが確かに偉大な数学者であり、そこから将来の数学者が貴重で肥沃な方法を導き出すことができたことを示しています。」

国際単位系（SI）の電気容量の単位は、ファラド（F）と呼ばれています。

化学者として、ファラデーはベンゼンを発見し、塩素クラスレート、酸化数システムの研究を行い、ブンゼンバーナーの前身と呼ばれるものを作成しました。さらに、彼は陽極、陰極、電子、イオンという用語を広めました。

物理学の分野では、彼の研究と実験は電気と電磁気に焦点を当てていました。

彼の磁場の研究は、電磁場の概念の発展の基礎であり、彼が「電磁回転装置」と名付けた彼の発明は、現在の電気モーターの先駆者でした。

バイオグラフィー

マイケルファラデーは、1791年9月22日、ロンドンの南にあるイギリスのニューイントンバットと呼ばれる近所で生まれました。彼の家族は裕福ではなかったので、彼の正式な教育はそれほど広範囲ではありませんでした。

マイケルの父親はジェームズと名付けられ、彼はキリスト教の教義の実践者でした。彼女の側では、母親の名前はマーガレット・ハストウェルであり、ジェームズと結婚する前は家事労働者として働いていました。マイケルには3人の兄弟がいて、結婚の子供たちの最後から2番目でした。

マイケルは14歳のとき、書店兼製本家だったジョージリーバウと一緒に働きました。マイケルはこの仕事に7年間とどまり、その間、彼は読書にはるかに近づくことができました。

この頃、彼は科学現象、特に電気に関連する現象に惹かれ始めました。

研修の深化

20歳のとき、1812年にマイケルはさまざまなカンファレンスに参加し始め、ほとんどの場合、王立フィルハーモニー協会を設立したイギリスのミュージシャン、ウィリアムダンスに招待されました。

マイケルがアクセスした講演者の一部は、英国の哲学者で科学者であるジョンテイタムと、英国出身の化学者であるハンフリーデービーでした。

ハンフリー・デイビーとの関係

マイケルファラデーは非常に整然とした男であり、仕事を求めるメモと一緒にデービーに送った非常に具体的なメモを書きました。

これらのノートは約300ページの本を構成し、デービーはそれらを非常に気に入りました。後者はしばらくして実験室で事故に見舞われ、彼の視力をひどく傷つけた。

この文脈で、デービーはファラデーを助手として雇った。同時に、1813年3月1日、ファラデーは王立研究所の化学助手となりました。

ヨーロッパへの旅

1813年から1815年の間に、ハンフリーデービーはヨーロッパのさまざまな国を旅しました。当時の召使いは旅行に参加しないことにしました。そのため、化学助手の役割であったとしても、召使いの任務を果たさなければならなかったのはファラデーでした。

当時のイギリス社会は非常に階級志向が強いと言われているため、ファラデーは性格の悪い男と見られていました。

デービーの妻でさえ、ファラデーを召使いのように扱うことを強く主張し、彼の車に乗せたり、一緒に食べさせたりすることを拒否しました。

この旅行は彼が受けた不利な扱いの結果としてファラデーにとって非常に悪い時間を意味したという事実にもかかわらず、それは同時に彼がヨーロッパで最も重要な科学的および学術的分野と直接接触できることを意味しました。

電気への献身

1821年には、マイケルファラデーは電気、磁気、および両方の要素の可能性を研究することに専念しました。

1825年にデービーは重病でした。そのため、ファラデーは研究室で彼の代わりになりました。これは彼が彼の理論のいくつかを提案したときでした。

最も関連性の高いものの1つは、電気と磁気、そして光の両方が、統一された特性を持つトライアドとして機能するという考えでした。

その同じ年に、ファラデーは王立研究所で講義を開始しました。これは王立研究所のクリスマス講義と呼ばれ、特に子供たちを対象とし、当時の最も重要な科学的進歩、ならびに分野のさまざまな逸話や物語を扱いました理科。

これらの会談の意図は、正式な研究に参加する機会がなかった子供たちに科学を近づけることでした。

結婚

1821年、ファラデーはサラバーナードと結婚しました。彼らの家族は同じ教会に出席し、そこで出会ったのはそこでした。

ファラデーは生涯を通じて非常に信心深い人物であり、スコットランド教会から派生したサンデマニアーナ教会の信者でした。彼は執事、さらには2年連続で司祭になって以来、彼の教会に積極的に参加しました。

ファラデーとバーナードの結婚から生まれた子供はいなかった。

発明の年

ファラデーの次の年は発明と実験でいっぱいでした。1823年に彼は塩素の液化のプロセス（気体または固体の状態から液体の状態への変化）を発見し、2年後の1825年に彼はベンゼン以外の同じプロセスを発見しました。

1831年にファラデーは電磁誘導を発見し、そこからいわゆるファラデーの法則または電磁誘導の法則が生成されました。1年後の1832年、オックスフォード大学から民法学博士の名誉任命を受けました。

4年後、ファラデーは感電の保護ボックスとして機能するメカニズムを発見しました。この箱はファラデー箱と呼ばれ、今日でも最も広く使用されている発明の1つになりました。

1845年、彼は光と磁性の明確な相互作用を反映する効果を発見しました。この効果はファラデー効果と呼ばれていました。

認識

イングランドの君主制は、ファラデーに彼の宗教的信念に反することを考慮して、何度か拒否したサーの任命を提供しました。ファラデーはこの任命を認識の探求と虚栄心に関連付けました。

王立協会はまた、彼が大統領になることを提案し、ファラデーはこの申し出を拒否しました。

王立スウェーデン科学アカデミーは1838年に彼を外国人メンバーに任命しました。1年後、ファラデーは神経衰弱に見舞われました。しばらくしてから彼は勉強を続けた。

1844年に、フランス科学アカデミーはそれを外国人メンバーに組み込んだ。

最終年

1848年にマイケルファラデーは英国国家に属し、国の関係者に無料で提供された優雅な家を手に入れました。国に与えられたサービスに感謝することを意図しています。

この家はミドルセックスのハンプトンコートにあり、ファラデーは1858年からそこに住んでいました。彼が後に亡くなったのはその家の中にありました。

これらの年の間にイギリスの政府は彼に連絡し、1853年から1856年の間に起こったクリミア戦争の枠組みの中で化学兵器を作る過程でそれらをサポートするように彼に頼みました。ファラデーは拒否しましたこの申し出は、そのプロセスに参加することは非倫理的であると考えられたためです。

死

マイケルファラデーは1867年8月25日、75歳で亡くなりました。この瞬間の奇妙な逸話は、彼が有名なウェストミンスター寺院の埋葬地を提供されたということです。

しかし、この教会の内部には、ファラデーを称える銘板があり、アイザックニュートンの墓の近くにあります。彼の体はハイゲート墓地の反対側の領域にあります。

実験

マイケルファラデーの人生は、発明と実験に満ちていました。次に、彼が実施した最も重要な実験のうち、人類にとって超越的なものの2つについて詳しく説明します。

ファラデーの法則

いわゆるファラデーの法則または電磁誘導の法則を実証するために、マイケルファラデーは絶縁されたワイヤーを巻いたチューブの形をした厚紙を使いました。このようにして、彼はコイルを形成しました。

続いて、彼はコイルを取り、それを電圧計に接続して、磁石をコイルに通しながら誘導起電力を測定しました。

この実験の結果として、ファラデーは、静止している磁石は静止していると高磁場を生成しますが、起電力を生成することができないと判断しました。これは、コイルを通して磁束が変化しないという事実に反映されています。

磁石がコイルに近づくと、磁石が効果的にコイルの内側になるまで磁束が急速に増加します。磁石がコイルを通過すると、この磁束は低下します。

ファラデーケージ

ファラデー箱は、この科学者が放電から要素を保護するために使用した構造でした。

ファラデーは1836年にこの実験を実施し、導体の過剰な電荷がその導体の外にあるものに影響を与え、導体に囲まれたものには影響を及ぼさないことに気付きました。

これを実証するために、ファラデーは部屋の壁をアルミホイルで覆い、部屋の外の静電気発生器を通して高電圧放電を発生させました。

検電器での確認のおかげで、ファラデーは実際に、部屋の中にいかなる種類の電気の充電もないことを確認することができました。

この原理は、今日のケーブルやスキャナーで見ることができます。また、自動車、エレベーター、飛行機など、それ自体がファラデー箱として機能するオブジェクトもあります。

主な貢献

「電磁回転」装置の構築

デンマークの物理学者で化学者のハンスクリスチャンオルスタッドが電磁気現象を発見した後、ハンフリーデービーとウィリアムハイドウォラストンは電気モーターの設計に失敗しました。

ファラデーは、これについて2人の科学者と議論した後、彼が「電磁回転」と呼んだものにつながる2つのデバイスを作成することができました。

現在「同極モーター」として知られているこれらのデバイスの1つは、ワイヤーの周りの円形の磁力によって生成される連続的な円形の動きを生成し、内部に磁石を備えた水銀容器まで伸びました。ケミカルバッテリーでワイヤーに電流を供給すると、磁石の周りを回転します。

この実験は、現代の電磁気理論の基礎を提供しました。この発見後のファラデーの興奮は、ウォラストンやデービーに相談することなく結果を発表したことであり、王立協会内での論争と電磁気学以外の活動へのファラデーの割り当てにつながった。

ガス液化および冷凍（1823）

ファラデーは、すべてのガスを液体状態にすることができると述べたジョンダルトンの理論に基づいて、実験を通じてこの理論の真実性を実証したほか、最新の冷蔵庫や冷凍庫が機能する基本を想定しました。 。

ファラデーは、気体状態の塩素とアンモニアを液化または液化（ガスの圧力を上げ、温度を下げる）することで、これらの物質を「永久気体状態」と見なされていた液体状態にすることができました。

さらに、彼はアンモニアをそのガス状に戻すことに成功し、このプロセス中に冷却が発生したことを観察しました。

この発見は、機械式ポンプが室温で気体を液体に変換し、気体状態に戻ることによって冷却を生成し、再び液体に圧縮できることを示しました。

ベンゼンの発見（1825）

ファラデーは、灯油の生産に由来する油性の残留物からベンゼン分子を単離および同定してベンゼン分子を発見し、「水素のバイカルブレット」と名付けました。

ベンゼンの実用化により、この発見は化学の重要な成果であると想定しています。

電磁誘導の発見（1831）

電磁誘導はファラデーの素晴らしい発見でした。これは、鉄製リングの両端に2つのワイヤーソレノイドを接続することで実現しました。

ファラデーは、一方のソレノイドを検流計に接続し、もう一方のソレノイドがバッテリーから接続および切断されるのを監視しました。

ソレノイドを切断して接続することにより、1つのソレノイドに電流を流したときに、もう1つのソレノイドに一時的に別の電流が誘導されたことを確認できました。

この誘導の原因は、バッテリーの取り外しおよび接続時に発生した磁束の変化によるものです。

この実験は現在「相互誘導」として知られています。これは、1つのインダクターの電流の変化が別の近くのインダクターに電圧を誘導するときに発生します。これは、変圧器が機能するメカニズムです。

電気分解の法則（1834）

マイケルファラデーは、電気化学の主要な作成者の1人でもあり、現在モバイルデバイスで使用されている電池の作成を担当しています。

ファラデーは、電気の性質に関する研究を行っているときに、電解に関する2つの法則を策定しました。

これらの最初のものは、電解槽の各電極に堆積した物質の量は、槽を通過する電気の量に正比例することを述べています。

これらの法則の2番目は、特定の量の電気によって堆積するさまざまな元素の量は、それらの同等の化学重量の比率であると述べています。

ファラデー効果の発見（1845）

ファラデー回転としても知られているこの効果は、光と媒体中の磁場との相互作用である磁気光学現象です。

ファラデー効果は、伝播方向の磁場の成分に線形に比例する偏光面の回転を引き起こします。

ファラデーは、光は電磁現象であり、したがって電磁力の影響を受けるはずであると固く信じていました。

それで、一連の失敗した試行の後、彼はガラスの時代に作った、微量の鉛を含む固体ガラスの試験を続けました。

このようにして、偏光光線がガラスを通過すると、磁力の方向に、偏光が磁場の強さに比例した角度で​​回転することを観察しました。

次に、より強力な電磁石を得ることで、さまざまな固体、液体、気体でこれをテストしました。

反磁性の発見（1845）

ファラデーは、すべての材料が磁場に対して弱い反発力を持っていることを発見しました。彼はそれを反磁性と呼びました。

すなわち、それらは、外部から加えられた磁場とは反対方向に誘導磁場を作り出し、加えられた磁場によって反発されます。

彼はまた、常磁性物質が反対の方法で振る舞い、加えられた外部磁場に引き付けられることを発見しました。

ファラデーは、この特性（反磁性または常磁性）がすべての物質に存在することを示しました。非常に強い磁石によって引き起こされる反磁性は、浮上を生成するために使用できます。

参考文献

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