مايكل فاراداي

مايكل فاراداي (بالإنجليزية: Michael Faraday)‏ (1791 - 1867) أحد أبرز علماء الكيمياء والفيزياء الإنجليز. وهو من المشاركين في علم المجال الكهرومغناطيسي والكهروكيميائي. واكتشف مبدأ الحث (التأثير) الكهرومغنطيسي في عام 1831م. وجد فارادي أن تحريك مغنطيس في ملف من سلك النحاس يُحدث انسياب تيار كهربائي في السلك. ويقوم المولد الكهربائي والمحرك الكهربائي على ذلك المبدأ. وقد اكتشف جوزيف هنري، وهو عالم فيزياء أمريكي، مبدأ الحث قبل فارادي، إلا أنه أخفق في نشر نتائج أبحاثه.

درس فاراداي المجال المغناطيسي على موصل (ملف لولبي) يحمل تيار كهربائي مستمر وبذلك وضع أسس الكهرومغناطيسية. وهو مكتشف نظرية المحاثة والنفادية المغناطيسية وقوانين التحليل الكهربائي. وهو القائل بأن الموجات المغناطيسية تؤثر على الأشعة الضوئية ووضع أسس الربط بين الظاهرتين. يعد اختراعه للأجهزة الكهرومغناطيسية بداية لتكنولوجيا المواتير الكهربائية. وبذلك يصبح أول من جعل الكهرباء شيء للإستخدام التكنولوجي.

وأما فارادي كعالم كيميائي فهو أول من اكتشف البنزين. ودرس مسألة هيدرات الغاز وأخترع آلة حرق البنزين وهو من أطلق ألفاظ المصعد والمهبط والقطب والأيون.

وبفضل جهوده في مجال الكيمياء الكهربائية تمكن فارادي من اكتشاف علاقة رياضية بين الكهرباء والتكافؤ (القوة الترابطية) لعنصر كيميائي.

يشير قانون فارادي إلى هذه العلاقة، إذ أعطت أول مؤشر لوجود الإلكترونات. وتوصل فارادي إلى أفكار أصبحت أساسًا للنظرية المجالية التي توصل إليها العلماء فيما بعد حيث كان يرى أن قوى المغنطيسية والكهرباء والجاذبية يمكن تمريرها من جسم لآخر عبر خطوط قوة أو شد في المنطقة بين الجسمين.

رغم أن مايكل فارادي لم يدرس الرياضيات في المدارس منها إلا القليل، إلا أنه كان عالمًا فذًا حيث صُنف أنه من أعظم العلماء في التاريخ. ففي نظام الوحدات الدولي نقوم بحساب قيمة المكثف ونقيسه بوحدة الفاراد على اسمه أي مايكل فارادي. وكذلك هناك ثابت فارادي أيضًا سمي على اسمه والذي يساوي 96,485 كولومب وهو شحنة المول الواحد من الإلكترونات.

كما سمي باسمه قانون فارادي للحث الذي يقول بأن تغير المغناطيسية في الزمن ينشئ قوى كهربائية محركة. كان فارادي هو أول من نال منصب Fullerian Professor of Chemistry في المؤسسة الملكية الكبرى ببريطانيا. كان فارادي مسيحيًا متدينًا وكان عضواً في كنيسة ساندمنيان.

حياته

ولد مايكل فاراداى في بالقرب من لندن إنجلترا سنة 1791 من أسرة فقيرة فقد كان واحدًا من أربع إخوة ولم يتلقى إلا النذر اليسير من التعليم الأساسي فعلم نفسه بنفسه. عمل صبيًا في دكان لتجليد الكتب وهو في الرابعة عشرة من عمره وخلال سبع سنوات قضاها في هذا العمل كان قد قرأ العديد من الكتب من ضمنها كتاب "تحسين العقل" لمؤلفه إسحاق وات. وبحماسته قام بتطبيق ما ذكره المؤلف في كتابه مما جعله شغفًا بالعلم محبًا له خاصةً علم الكهرباء. وكان متأثرًا بكتاب "كلام في الكيمياء" لمؤلفه جين مارست.

عندما بلغ العشرين من عمره، كان في أواخر عهده بمتجر الكتب حضر بعض المحاضرات للكيميائي همفري دافي بالمؤسسة الملكية كما حضر أيضًا للأستاذ جون تاتوم. وبعد عدة محاضرات أرسل فارادي لهمفري دافي كتابًا من ثلاثمائة صفحة فيه تلخيص ما قاله دافي في محاضراته. وقد كان رد دافي سريعًا وفخورًا بمايكل فارادي. في بعض التجارب التي أجراها دافي حدثت انفجارات أدت إلى أن قطع له اصبعان. وفي مرة أخرى فقد إحدى عينيه. فقام باستدعاء مايكل فارادي لكي يكون مساعد شخصيًا له. وأصبح مساعدًا للسير همفري ديفي بالمعهد الملكي في لندن في عام 1813م، وبقي هناك لمدة 54 عامًا.

حسب طبقية المجتمع الإنجليزي لم يكن مايكل فارادي يعد رجلًا نبيلًا. وحينما أراد دافي أن يذهب في جولة حول قارة أوروبا رفض خادمه أن يذهب معه. فاختار دافي أن يأخذ مايكل فارادي معه في هذه الرحلة كمساعد علمي وطلب منه أن يكون خادمًا له حتى يجد دافي خادمًا آخرًا حين يصل إلى باريس. واضطر فارادي أن يلعب دور المساعد والخادم في هذه الرحلة. وأما زوجة دافي فكانت تعامل فارادي معاملة سيئة ومنعته من السفر معهم في العربة وجعلته يأكل مع الخدم. وهذا قد أصاب فارادي بحزن شديد جعله يفكر في العودة إلى لندن واعتزال العلم. لقد ظن فارادي أن هذه الرحلة شؤم عليه إلا أنه قد استفاد منها استفادة عظيمة لمقابلته لنخبة كبيرة من العلماء وتعلمه من أفكارهم.

زواجه

تزوج مايكل فارادي من سارة برنارد في الثاني من حزيران عام 1821، كان فاراداى شخصًا رائعًا وأنيقًا أيضًا. وكان محاضرًا محبوبًا، وفي نفس الوقت كان متواضعًا ولاتهمه الشهرة ولا المال ولا الرتب العلمية. فقد رفض وسام الفروسية، ورفض منصب رئيس الجمعية الملكية البريطانية، وكانت له حياة زوجية سعيدة وإن لم ينجب فيها أولادًا.

إسهامات مايكل فاراداي في مجال الاكتشافات العلمية

لقد طلب ذات يوم من همفري دايفي الذي عمل كأول مدير للمعهد الملكي في لندن أن يذكر اسم أعظم اكتشافاته، فأجاب بشيء من الاحترام إنه مايكل فاراداي. ربما كان دايفي على حق، عندما صرح بذلك. فنظراً لموهبته المميزة التي تمتع بها، فاق فاراداي معظم المقاييس نتيجة للرعاية التي تلقاها من الآخرين. فقد كان فاراداي يتمتع بعقل دائم السؤال، وكان يقراً جميع الكتب العلمية التي تأتي إليه. وفي الرواية المعروفة للجميع، حصل فاراداي على إحدى التذاكر التي تمكنه من حضور المحاضرات التي كان دايفي يلقيها. وبعدها كتب إليه ملاحظاته والتوضيحات الملحقة بها وبعث بها مع خطاب يحتوي على طلب لوظيفة. تأثر دايفي وقام بتعيينه كمساعد وسكرتير له في عام 1812. وبعد بذلك مباشرة، انطلق كلاهما معا في رحلة حول أوروبا.

بعد أن أثرى عقله بالخبرة والمعرفة، عاد فاراداي ليعمل مرة أخرى في المعهد الملكي. وبحلول عام ١٨٢١ تزوج فاراداي، وأصبح مديراً للمعمل. وقد خلف دايفي بعد أن تقاعد عن العمل في عام ١٨٢٥ وفي أثناء هذه الأعوام استطاع فاراداي إذابة الكلور إلي حالته الغازية لأول مرة كما أنه اكتشف هيدروكربونات البنزين عن طريق تقطير زيت الحوت.

كانت أعظم إنجازات فاراداي في مجالي الكهرباء والمغناطيسية منذ عام ١٨٣١ أي ما بعد أن واجه بعض العلماء صعوبات في هذا الصدد في وقت مبكر عن ذلك (أورستد — ١٨٢٠). بذل المعهد الملكي تحت إدارته جهداً مضنيا لكي يعزر من وعي عامة الناس بالمجالات العلمية. كان دائما ما يقوم فاراداي بإلقاء محاضراته في الأعياد والمناسبات المختلفة. تجدر الإشارة هنا أن محاضرة فاراداي التي ألقاها في آخر حياته حول التاريخ الطبيعي للشمعة كان لها أثر علمي من الطراز الأول.

لم يوافق فارااي مطلق على مفهوم "وقوع الفعل عند مسافة معينة" الذي عرضه إسحاق نيوتن للجاذبية (١٦٨٧). كذلك، فإنه لم يستطع إدراك القوى التي تحدث في "الفضاء الفارغ"، مثله في ذلك مثل رينيه ديكارت (١٦٤٤). تصور ديكارت أن الفضاء مملوء بما يعرف بالمادة الدقيقة لكي تعمل على حمل هذه القوى آليا. قام فاراداي بملء هذ الفراغ ب"المجالات المغناطيسية" وهي مناطق التأثير حيثما تشعر الكتلة أو الشحنة أو القطب المغناطيسي بهذه القوى. حاول فاراداي أن يقنع غيره بحقيقة هذه المجالات التي تمثلت في "خطوط القوى" وضع الباحثون المتخصصون في وضع النظريات أمثال جيمس كلارك ماكسويل (١٨٧١) هذا المفهوم في شكل رياضي (وهو المجال الذي لا يبرع فيه فاراداي).

أما فيما يتعلق بما تركه فاراداي من ميراث فقد تمثل في شيئين. أولاً، نصح فاراداي الفيزيائي الشاب وليم كروكس بالاجتهاد في العمل والانتهاء منه كلية ثم القيام بنشره والإعلان عنه. ثانيا، قدم فاراداي نصيحته التي وجهها إلى بقية البشر والتي تمثلت في مقولته: "ما من شيء أروع من أن تكون صادؤا ومخلص دائما".

إسهامات مايكل فاراداي في توليد الكهرباء

عاد عالم الفيزياء الإنجليزي مايكل فاراداي (١٨١٣) صاحب الإنجازات والإسهامات العظيمة إلى دراسة الكهرباء والمغناطيسية في عام ١٨٣١ بعد عقد من الامتناع عن دراستها إثر قضية اختراع الموتور الكهربائي (أورستد - ١٨٢٠). وكانت نقطة الانطلاق بالنسبة له هي العلاقة الوثيقة التي اكتشفها هانز أورستد بين الكهرباء والمغناطيسية؛ وهي أن أي تيار كهربائي يسري في أحد الأسلاك يكون محالا بمجال مغناطيسي. والسؤال الذي يطرح نفسه الآن هو: إذا أمكن توليد الكهرباء للمغناطيسية، هل تستطيع المغناطيسية توليد الكهرباء؟

يستطيع أي منا إجراء التجربة التي قام بها فاراداي. فقد قام بلف أحد الأسلاك عدة مرات حول أحد جانبي حلقة معدنية وقام بتوصيل الطرفين ببطارية ومفتاح كهربائي. ثع قام بلف سلك آخر حول الجانب الآخر من الحلقة وقام بتوصيله بجهاز ما كالجلفانومتر حتى يشير إلى التيارات الكهربائية التي تسري في الأسلاك. وقد أمل فاراداي في تفسير أن التيار الكهربائي المتدفق في أحد ملفات السلك يجعل التيار يتدفق في الجانب الآخر؛ أي أن الاتصال بينهما يكون عبر المجال المغناطيسي.

لكن لم يحدث شيء من هذا القبيل. فعندما قام فاراداي بتشغيل التيار في الملف الأول، ضربت إبرة الجلفانومتر ضربا سريعا وتحركت في اتجاه واحد قبل أن تستقر عند نقطة الصفر. وعند إيقاف التيار، ضربت الإبرة على النحو نفسه ولكن تحركت في الاتجاه الآخر واستقرت على الوضع الصفري أيضا. لذا، ينبغي تغيير المجال المغناطيسي وضبطه بحيث يكون أقوى أو أضعف قبل أن يتدفق التيار الكهربائي. ثمة أساليب أخرى لتغيير المجال المغناطيسي عن طريق الملف، حرك ببساطة قضيب مغناطيسي للداخل وللخارج؛ أو ادفع القضيب داخل الملف، ستلاحظ تدفق تيار لفترة وجيزة. أما عند الاحتفاظ به في الوضع الثابت، فلن يحدث أي شيء. وعند سحب المغناطيس إلى الخارج، يتولد تيارآخر؛ ولكنه في الاتجاه المضاد للتيار الأول.

بمرور ٠ ١ أيام من العمل المضني، توصل فاراداي إلى الحث الكهرومغناطيسي. بمعنى أن المجال المغناطيسي المتغير يحث التيار على التدفق في السلك. والنتائج العملية أوضحت ذلك تماما. فالالة التي تحتوي على مغناطيس وملفات من السلك وتتحرك باستمرار بالتناسب مع بعضها البعض تعمل على توليد تيار كهربائي مستمر. (حتى وإن كان التيار المتردد يتدفق ذهابا وإيابا). من الجدير بالذكر أن هذا الأسلوب قد أفسح المجال لصناعة المولدات التي تعمل على توليد الكهرباء مصدر الحياة في المجتمعات العصرية.

استخدام مايكل فاراداي اللغة الحديثة في الكيمياء الكهربائية

بعد اكتشافه للحث الكهرومغناطيسي عام ١٨٣١، عاد الباحث التجريبي العظيم مايكل فاراداي بالزمن عشرين سنة مضت إلى العمل الذي كان يقوم به همفري دايفي عام ١٨٠٧. بدأ دايفي أولى خطواته في علم الكيمياء الكهربائية مستنتجا التغيرات الكيميائية إلتي تحدث باستخدام التيارات الكهربائية. تناول فاراداي البحث في هذا المجال باهتمام بالغ كعادته وسرعان ما استنتج القوانين الأساسية.

لتفترض أن التجربة جعلت الفضة تترسب من محلول ملحي من أملاحها عن طريق تدفق تيار كهربائي (ربما بالنسبة لصفيحة معدنية من الفضة). توصل فاراداي إلى أن مقدار الفضة المتحللة يعتمد على مقدار الشحنة الكهربائية المستهلكة (يتضاعف تدفق التيار بمرور الوقت). إذا قمت بمضاعفة الشحنة، يتضاعف بذلك مقدار الفضة.

مع ذلك، يمكن استخراج مقادير متباينة من معادن مختلفة باستخدام مقدار الشحنة الكهربائية نفسه. إن الشحنة التي تعمل على ترسيب 108 جرام من الفضة، يمكن أن تعمل على ترسيب ٢٣ جرام فحسب من الصوديوم أو ٣٩ جرام من البوتاسيوم. تعتبر هذه النسب ثابتة مهما كانت شدة التيار ومساوية أيضا لتلك النسب الخاصة بالأوزان الذرية (دالتون - ١٨٠٨) لهذه العناصر (فالصوديوم وزنه الذري ٢٣ والبوتاسيوم ٣٩ والفضة ١٠٨). هل يعني هذا أن التيار الكهربائي يطلق دائما عدد الذرات نفسه في أي من العناصر؟ أكد فاراداي أن الأمر كذلك على وجه العموم، ولكن يمكن أن يقل المقدار أحياناً ليصل إلى النصف أو الثلث.

إلى هذا الحد، كان فاراداي على مشارف التوصل إلى اكتشاف عظيم. قد تكون هناك وحدة أساسية للشحنة الكهربائية (ذرة من الكهرباء)، وتقوم الذرات الموجودة في المحلول بحمل واحدة أو اثنتين أو ثلاث من ذرات الكهرباء وتنثرها بعيداً عن المحلول عندما يتم فصلها. وقد يوضح هذا ما رآه فاراداي. لم يشغل فاراداي نفسه بهذ الأمر (فلم يكن مؤمناً بفكرة الذرات)، في حين أن آخرين واصلوا لعمل والبحث فيهذا لمجال (أرنيوس ١٨٨٤).

من المؤكد أن هذا العلم الحديث في حاجة إلى لغة خاصة به. اقترح وليم ويرويل عام ١٨٣٣ على فاراداي أن يطلق مصطلح الإلكتروليت على المحلول الموصل للكهرباء أما الإلكترود (ويعني باللغة اليونانية ممر للكهرباء) فيحمل الشحنة داخل وخارج الإلكتروليت. فيحمل الأنود ( القطب الموجب) شحنة موجبة، في حين أن الكاثود (القطب السالب) يحمل شحنة سالبة. ظهر استخدام مثل هذه المصطلحات بعد ذلك في علم الإليكترونيات. عندما أراد فاراداي أن يفسر الطريقة التي يمر بها التيار من خلال السوائل، تخيل، وهو رافضا لذلك، فكرة وجود الجسيمات المشحونة التي يطلق عليها اسم الأيونات. فيحمل الكاتيون شحنة موجبة - وهي تنجذب وتتجه نحو القطب السالب، أما الأنيون فيحمل شحنة سالبة. اعتقد فاراداي أن الأيونات لم تعد حقيقة واقعية مثلها مثل الذرات؛ لكنه كان النموذج الشائع والذي أثبت بالفعل فيما بعد (1845).

إسهامات مايكل فاراداي في التوحيد بين الكهرومغناطيسية والضوء

كان الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي عضوا ورعا في كنسية صغيرة. ولإيمانه بمبادئ التواضع والإيثار، رفض فاراداي أوسمة الشرف مثل مركز الفارس النبيل ورئاسة الجمعية الملكية.

ألهمه تدينه الاعتقاد في الوحدة بين أجزاء الطبيعة التي هي منبع الكثير من اكتشافاته. ففي عام ١٨٣١ ، انتهى من التوحيد بين الكهرباء والمغناطيسية عن طريق اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي. وبحلول عام ١٨٣٤ ، اتحدت كل من الكيمياء والكهرباء في الأساس من خلال البحث الذي قام به. ولكن، كان على أعظم الإنجازات التي حققها، والذي يتمثل في الجمع بين الكهرومغناطيسية والضوء، الانتظار لحين امتثاله للشفاء من الانهيار العصبي الذي أصابه نتيجة للاندماج الشديد في العمل.

عندما عاد فاراداي إلى العمل الجاد في الجمعية الملكية عام ١٨٤٥، وصله خطاب من عالم الفيزياء البريطاني طومسون عام ١٨٤٦ يقترح فيه أن الأشعة الضوئية تنتج عن تفاعل المجالين الكهربائي والمغناطيسي. يتذبذب كل من هذين المجالين للأمام والخلف عند الزوايا القائمة بالنسبة للاتجاه الذي تتحرك فيه الأشعة. وعند استقطاب الضوء، يصبح للمجال الكهربائي اتجاه ثابت في الفضاء (مستوى الاستقطاب) مع ضبط المجال المغناطيسي عند الزوايا القائمة له. لذا، فإن المجال المغناطيسي الخارجي القوي عليه أن يعمل على انحراف المجال الداخلي للأشعة الضوئية، وبالتالي يغير من اتجاه مستوى الاستقطاب المرتبط بها. يمكن قياس هذا التغير بصورة مباشرة (ماليوس - ١٨٠٨). كان فاراداي أعظم علماء الفيزياء التجريبية في عصره؛ لدرجة أن طومسون تصور أنه ما من أحد قادر على اكتشاف تأثير طومسون سوى فاراداي.

لايدرك العالم إلا القليل عن الأفكار والنظريات التي تجول بخاطر أي باحث علمي وتلك التي تصطدم وتتعارض مع بعضها البعض بسبب النقد الذي يوجهه لنفسه. مايكل فاراداي

في الواقع، لم تكن فكرة الربط بين المغناطيسية والكهرباء والضوء فكرة حديثة بالنسبة للعالم فاراداي لأنه بحث بالفعل في هذا التأثير من قبل. ولكن يبدو أن المجال أصبح الآن فسيحا لإثباتها وعندما استنهضه تأثير طومسون، حاول فاراداي من جديد إثبات صحة هذه الفكرة؛ وفي هذه المرة توصل بالفعل إلى مراده. فالمجال المغناطيسي القوي المرسل عبر قطعة من الزجاج موازية لشعاع من الضوء يمكن أن يغير بالفعل من مستوى الاستقطاب. وهو التأثير الذي يعرف حاليا بدوران فاراداي. كلما كان المجال المغناطيسي أكثر قوة، تغير مستوى الاستقطاب بصورة أكبر. لذا، فإن الضوء يحدد بالفعل ارتفاع أو انخفاض درجة الكهرومغناطيسية.

ألهمت هذه النتيجة، إلى جانب الاكتشافات العديدة الأخرى للعالم فاراداي، المبدع الاسكتلندي في علم الرياضيات جيمس كلارك ماكسويل بالأفكار الخاصة به عام ١٨٧١ فهو لم يثبت رياضيا أن الضوء عبارة عن موجات مغناطيسية كهربائية فحسب وإنما تنبأ أيضا بوجود الأشكال الأخرى لمثل هذه الموجات. توصل هاينريتش هيرتز عام ١٨٨٨ إلى هذه الموجات التي عرفت فيما بعد بالموجات اللاسلكية. وبذلك، فإن فكرة الموجات بعدت عن معمل فاراداي قليلاً واتجهت إلى معمل ماكسويل.

إن دوران فاراداي كان آخر اكتشافاته المهمة بداية من منتصف خمسينيات القرن التاسع عشر، بدأت قوى فاراداي العقلية والبدنية في التدهور وتوفي في عام ١٨٦٧ وهو في السادمة والسبعين من عمره. استمرت عضويته في المعهد الملكي لأكثر من نصف قرن.

إنجازاته العلمية

الكيمياء

إن أولى التجارب التي قام بها فارادي في الكيمياء كانت عندما كان مساعداً لهمفاري دافي. قام فارادي بعمل دراسة متخصصة على الكلورين. واكتشف اثنان من كلوريد الكربون. وقام بعمل تجارب على ظاهرة انتشار الغازات وهي ظاهرة أول من سجلها كان جون دالتون وأول من لاحظ أهميتها الفيزيائية كان توماس جرهام وجوزيف لوسمدت. ونجح في تحويل بعض الغازات إلى سوائل. ودرس سبائك الحديد. وقام بعمل أنواع من الزجاج لبعض الأغراض في الرؤية. والنموذج الذي قام به فارادي في الزجاج الثقيل أصبح بعد ذلك ذا أهمية كبيرة تاريخيًا إذ أنه هو الذي إستعمله فارادي لمعرفة العلاقة بين الضوء والمغناطيسية وكذلك لأنه يعد أول شيء ينفر من المغناطيس بدلًا من أن ينجذب إليه. وقد سعى فارادي إلى أن يضع أسس علمية لعلم الكيمياء. لقد اخترع فارادي غرفة حرق البنزين والتي تعد مصدر للحرارة. وقد سعى فارادي في دراسة الكيمياء واكتشف مواد كيميائية مثل البنزين واكتشف أرقام الأكسدة Oxidation Numbers واستطاع تحويل بعض الغازات إلى سوائل. في عام 1820 اكتشف فارادي التركيبات المتألفة من الكربون والكلورين C2Cl6 و C2Cl4 ونشر أبحاثاً عن ذلك في السنوات التالية. وعرف التركيب الكيميائي لكلورين هيدرات الغاز التي إكتشفها أستاذه دافي عام 1810.

كان فارادي هو أول من سجل ظاهرة ما يسمى اليوم بالجسيمات النانوية الفلزية. وفي عام 1847 اكتشف أن الخصائص البصرية للمبعثر الغروي للذهب تختلف عن تلك التي في أكثر المعادن. ويعد هذا الأمر بداية ونواة لتقانة الصغائر.

كما أدت تجارب فراداي للكشف عن وجود الإلكترونات.

تجربة فاراداي للتحليل الكهربائي

ماهية التجربة

قام العالم فاراداي بعملية التحليل الكهربائي لمركب كبريتات النحاس (Cu₂SO₄) حيث وضع هذا المحلول في كأس زجاجي ثم غمس به قطبين كهربائيين - مصعد(+) ومهبط (-) - فلاحظ الآتي:

• ترسب ذرات النحاس عند المهبط (-)
• ترسب الكبريتات عند المصعد (+)
• اختفاء اللون الأزرق للمحول
• وتحولت للون مائل للحمرة

الاستنتاجات

استنتج فاراداي أن الذرة تحتوي على شحنات كهربائية سالبة وموجبة تنتظم حسب شحنتها في التيار الكهربائي، لذلك خالف نظرية دالتون بأن الذرة كرة مصمتة حيث برهن أنها تحوي شحنات.

الكهرباء والمغناطيسية

على الرغم من أن المعلومات الرياضية كانت تنقصه، إلا أنه كان أفضل من عمل في تجارب الفيزياء التجريبية ولم يتفوق عليه أحد. أكثر ما عُرف به عمله في مجال الكهربائية والمغناطيسية، وقد كانت أول تجربة مسجلة له هي إنشاء وحدة خولئية مكونة من سبع أنصاف عملات معدنية مع سبع أقراص من ورق الزنك بالإضافة إلى ست قطع ورق مبللة بماء مالح، ثم قام باستخدام هذه الوحدة في تحليل مركب كبريتات السيمغنسيا.

وفي سنة 1821 وبعد أن اكتشف الفيزيائي والكيميائي هانز كريستين أورستد ظاهرة الكهرومغنطيسية، حاول دافي والعالم البريطاني هيول ولستون تصميم موتور كهربي ولكنهما فشلا، فقام فارادي بمناقشة المشكلة مع العالمين ثم حاول بناء جهازين لتوليد ما سماه الدوران الكهرومغنطيسي حيث تقوم القوة المغناطيسية الدائرية بحركة دائرية متصلة حول سلك ويوضع سلك موضوع أخر في بركة من الزئبق بوجود مغناطيس في الداخل الذي سيدور حول مغناطيس لو مر تيار خلاله قادم من بطارية، وأما الجهاز الاخر فيدعى الموتور أحادي القطب، وهذه التجارب والاختراعات ساهمت في تأسيس تكنولوجيا الكهرومغناطيسة الحديثة.

وبعد اكتشافه للكهرومغناطيسية في سنة 1821 أستكمل فاراداي عمله المخبري في استكشاف خصائص المواد وتطوير خبرته، وفي سنة 1824 قام فراداي بإنشاء دائرة كهربائية لدراسة إذا ما كان المجال المغناطيسي يمكنه أن يمرر تيار في سلك مجاور ولكن لم يتمكن من ايجاد هذه العلاقة، وتبع هذه التجربة المعملية عمل مشابه باستخدام الضوء والمغناطيس من ثلاث سنوات سابقه ووصل إلى نفس النتائج، وخلال السنوات السبع التالية قضى فراداي الكثير من وقته في تحسين وصفته للجوده البصرية للزجاج الثقيل، وأستخدم لذلك بورو سلكيات الرصاص والذي استخدمه أيضا في دراساته رابطًا الضوء بالمغنطة، في أوقات فراغه من أعمله البصرية أكمل فراداي نشر أعمله المعملية (والتي ينتمي بعضها للمجال المغناطيسي) وأجرى مراسلات مع علماء آخرين (يعملون في المجال الكهرومغناطيسي) كان قد التقى بهم من قبل في رحلاته حول أوروبا مع دافي، وبعد وفاة دافي بسنتين في سنة 1831 بدأ سلسلة عظيمة من التجارب والتي من خلالها اكتشف الحث الكهرومغناطيسي، ويعتقد أن جوزيف هنري اكتشف الحث الذاتي قبل ذلك بعدة أشهر قبل فراداي وكلاهما تأثر بأعمال فراسيسكو زانتيديتش في إيطاليا بين سنتي 1829 و 1830.

وكان سبق فراداي العلمي عندما لف ملفين معزولين حول حلقه حديدية ووجد أنه عندما يمر تيار في أحدهما، يمر تيار حثي لحظي في الآخر، وقد عرفت هذه الظاهرة بالحث المتبادل ومايزال جهاز الحث المكون من الحلقة الحديدية والملفين يعرض في المعهد الملكي إلى الآن. وفي تجارب مشابهه ووجد أنه إذا حرك مغناطيس من خلال سلك دائري يمر تيار كهربائي من خلال الملف، كذلك يمر التيار أيضًا إذا تحرك الملف حول مغناطيس ثابت، وقد أسست براهينه أن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجال كهربائي. ثم وضع لهذه العلاقة صيغة رياضية بواسطة جامز كليرك ماكسويل تحت اسم قانون فراداي والتي بالتالي أصبحت أحد معادلات ماكسويل الأربع والتي تم تعميمها في وقتنا الحالي لتسمى نظرية المجال.

وقد قام فراداي فيما بعد باستخدام هذا المبدأ في بناء المولد الكهربائي البدائي وهو الجد الأكبر للمولد الكهربائي ذو القدرة العالية المستخدم الآن.

وفي سنة 1839 أكمل سلسة تجارب تهدف إلى التحقيق في مبادئ وطبيعة الكهرباء، واستخدم بطاريات "كهرباء ساكنة" و"كهرباء متحركة" في استنتاج ظاهرة التجاذب الكهرومغناطيسي والتحليل الكهرومغناطيسي والمغناطيسية إلخ.... واستنتج انه بخلاف الآراء العلمية في ذلك الوقت أن نظرية التيار له أنواع وأقسام مختلفة كانت نظرية وهمية لا أساس لها من الصحة، وبالمقابل أفترض فراداي أن هناك نوعًا واحدًا فقط من التيار الكهربائي، وأن الاختلاف من مقدار وكثافة (التيار والفولت) هو ما يؤدي إلى العديد من الظواهر.

وقرب نهاية حياته الوظيفية أفترض فراداي أن القوى الكهرومغناطيسية تمتد إلى الفراغ المحيط بها ولكن رفضت هذه الفكرة من زملائه العلماء، ولم يعش فراداي ليرى إثبات صحة افتراضه. وقد منح مبدأ فراداي الذي يقول أن خطوط المجال تخرج من الأجسام المشحونة ومن المغناطيس. طريقة تمثيل المجال الكهربائي والمغناطيسي بصورة مراية وكان هذا النموذج الذهني حاسم لنجاح التطور في مجال الأجهزة الكهروميكانيكية والتي هيمنت على الهندسة والتصنيع أبقية القرن التاسع عشر الميلادي.

المعهد الملكي والخدمة العامة

فراداي كان أول أستاذ كيمياء فولاري في المعهد الملكي في بريطانيا العظمى وهو منصب عيت له مدى الحياة، وقد كان مموله وناصحه جون مادجاك فولير هو الذي أنشأهذا المنصب في المعهد الملكي، وقد انتخب عضوًا في المجتمع الملكي في سنة 1824، وعين مديرًا للمعمل سنة 1825 وفي سنة 1833عين أستاذا فولاري في الكيمياء في المعهد الملكي مدى الحياة وبدون إجباره على إلقاء المحاضرات. وبعيدًا عن أبحاثه العلمية في مجال الكيمياء والكهربية المغناطيسية في المعهد الملكي، وتولى فراداي العديد من المشاريع الخدمية الخاصة أو لصالح الحكومة البريطانية وكانت هذه المشاريع غالبا ما تشغل الكثير من وقته، وقد تضمن هذا العمل التحقيق في الانفجارات في مناجم الفحم، وكونه شاهد متخصص في المحاكم، وإعداد الزجاج البصري عالي الجودة، وفي سنة 1846 قام مع تشارليز ليل بإنتاج تقرير دقيق ومطول عن انفجار خطير في منجم الفحم الموجزد في هاسويل مقاطعة ديرهام والذي تسبب في مقتل 95 عامل، وكان التقرير عبارة عن تحليل دقيق بالطب الشرعي وأوضح أن غبار الفحم ساهم في ضراوة الأنفجار، وبذلك حذر التقرير كل من يملك فحم من خطورة انفجار غبار الفحم، ولكن أدى تجاهل خطورة هذا الأمر لمدة تزيد عن الـ60 سنة إلى وقوع كارثة منجم سينجينيد في سنة 1913. وكعالم مخضرم في الأمة وذو اهتمامات شديدة بالملاحة، قضى فراداي ساعات عديدة في مشاريع في هذا المجال مثل إنشاء وتشغيل المنارات البحرية وحماية قاع السفن من التاكل. وكان فراداي نشيط أيضًا في مجال مايسمى الآن بالعلوم البيئية أو الهندسة فقد قام بالتحقيق في التلوث الصناعي في بحر البجع وأستشير في تلوث الهواء من مصنع صك العملة الملكي، وفي تموز1855 كتب فراداي رسالة لجريدة ذا تيميز(the times) بخصوص الحالة المزرية لنهر التايمز، والذي ظهر في المجلة المصورة المشهورة بنش(punch). ساعد فراداي بالتخطيط والتقيم في المعرض العظيم في لندن في سنة 1855 كما نصح المعرض الوطني بالأهتمام بنظافة وحماية مقتنياتها الفنية، وخدم في لجنة موقع المعرض الوطني في سنة 1857. التعليم كان أيضًا أحد المجالات التي خدم بها فاراداي، فقد قام بالقاء محاضرات في المعهد الملكي في سنة 1854، وفي سنة 1862 بدأ قبل لجنة المدارس العامة بتوضيح رؤيته في مجال التعليم في بريطانيا العظمى. وقد ألقى فراداي سلسلة من المحاضرات الناجحة في الكيمياء والفيزياء المتعلقة باللهب في المعهد الملكي تحت عنوان التاريخ الكيميائي للشموع، وكانت هذه أحد أقرب محاضرات اليافعين والتي لا زالت تعطى كل عام إلى الآن، وبين سنة 1827و1860 أعطى فراداي هذه المحاضرات 19 مرة.

حياته اللاحقة

في يونيو 1832، منحت جامعة أكسفورد فراداي دكتوراه شرفية في القانون المدني، وخلال فترة حياته رفض فراداي لقب نبيل ورفض أيضًا مرتين أن يكون رئيس المجتمع الملكي، ثم انتخب في سنة 1838 كعضو أجنبي في الأكاديمية الملكية في العلوم، وكان واحد من ثماني أعضاء أجانب في الأكاديمية الفرنسية للعلوم سنة 1844.

وفي سنة 1848، وكنتيجة عرض بواسطة الأمير كونسورت (prince consort)، منح فراداي منزل في مستر هاسون ساحة هامبتون بالمجان تمامًا وبدون أي تكاليف، وكان هذا المنزل منزل هاسون والذي لقب فيما بعد بمنزل فراداي والآن هو رقم 37 شارع ساحة هامبتون وهو المكان الذي توجه إليه فراداي في سنة 1858 ليعيش حياة التقاعد.

وعندما سألته الحكومة البريطانية النصيحة في تصنيع الأسلحة الكيميائية لاستخدامها في حرب كريميان (1853-1856) رفض المشاركة لأسباب أخلاقية.

مناصبه

اختير عضوًا في الجمعية الملكية عام 1824. ومديرًا للمعمل عام 1825. وفي عام 1833 نال لقب «أستاذ فوليري للكيمياء» Fullerian professor of chemistry مع عدم الزامه بإلقاء المحاضرات.

خدمته للمجتمع

خصص فاراداي مساء يوم الجمعة من كل أسبوع لعمل ندوات علمية لتعليم الفقراء وأنصاف المتعلمين والذي أطلق عليه لقاء مساء الجمعة.

كما حرص على تقديم محاضرات علمية للأطفال بصفة خاصة خلال فترات تفرغهم من التعليم المدرسي وقد نجح ذلك المشروع وانضم إليه أعداد كبيرة من الأطفال الذين استمتعوا بمحاضرات فاراداي.

وفاته

توفي فاراداي في منزله الواقع في ساحة هامبتون في الـ25 من أغسطس 1867 عن عمر يناهز ال75 عامًا و11 شهرًا، ودفن فاراداي في مدافن المنشقين وليس الانجليكانية في مدافن هاد جات وتبقى في سيرته الذاتية أنه عانى من حالة نفسية سيئة نتيجة الإرهاق العقلي. وبذلك انتهت قصة رجل عظيم.

إحياء ذكراه

في ذكرى فاراداى شيد له تمثال في قصر سافوي في لندن خارج معهد الهندسة والتكنولوجيا، أيضًا شيد في لندن نصب تذكاري لفراداي والذي صممه المهندس المعماري المخضرم ردني جاردون وانتهى منه في سنة 1961، ووضع هذا النصب بالقرب من مسقط رأس فراداي في نيوونيجتون بنس.

كما أقيمت حديقة باسمه وهي حديقة صغيرة في وولورث بلندن وهي ليست بعيدة عن مسقط رأس فراداي. وأيضًا باسمه مبنى في جامعة جنوب الوادي، ويسكن في هذا المبنى طلاب قسم الهندسة الكهربية بالجامعة، وسمي مبنى مكون من خمس طوابق في جامعة أيدنبرج للعلوم والهندسة أيضًا باسمه وكذلك القاعة المبنية حديثًا في جامعة برينل ومبنى الهندسة الرئيسي في جامعة بحر البجع، إضافةً إلى محطة بريطانية.

أما عن الشوارع التي سميت باسمه فهي متواجدة في العديد من المدن البريطانية وكذللك في فرنسا وألمانيا وكندا والولايات المتحدة.

ومن سنة 1991 إلى 2001 وضعت صورة فراداي على ظهر ورقة الـ20 استرلين بواسطة بنك إنجلترا المركزي وهي صورة تبينه وهو يشرح محاضرة في المعهد الملكي عن جهاز السوارة الميغيتو-كهربية.