# От мотора до клетки: 4 великих открытия Фарадея в его оригинальной лаборатории Источник: https://www.youtube.com/watch?v=q3NBRECJ8cg Канал: The Royal Institution Опубликовано: 13.11.2023 --- Дэвид Риккетс, профессор Гарвардского университета и стипендиат в области инноваций, приглашает зрителей в подвальную лабораторию Королевского института (The Royal Institution) в Лондоне. В этом историческом пространстве, где работал Майкл Фарадей, ведущий вместе с хранителем наследия Шарлоттой Нью демонстрирует оригинальные приборы XIX века и воссоздает величайшие эксперименты, заложившие основу современной электротехники. ## 🏛️ Экскурсия по лаборатории Фарадея: Первые шаги гения [[JUMP:01:10]] Майкл Фарадей начал свой путь в Королевском институте не как прославленный ученый, а как помощник лектора. Обладая предпринимательской жилкой, он посещал лекции сэра Хамфри Дэви, делал тщательные заметки, переплел их в отдельный том и преподнес ученому с просьбой о работе [05:51]. По счастливому совпадению, предыдущий ассистент Дэви был уволен неделей ранее, и Фарадей занял его место [06:44]. В лаборатории сохранились уникальные артефакты того времени: * **Вольтаический столб (батарея):** Оригинальный прибор, подаренный самим Алессандро Вольтой не Хамфри Дэви, а именно Фарадею во время их совместной поездки в Милан в 1814 году [07:11]. * **Батареи Крукшенка:** Усовершенствованные гальванические элементы, расположенные горизонтально в желобах. Чтобы «включить» такую батарею, в неё заливали кислоту, а для «выключения» — сливали её [01:50]. В Королевском институте когда-то находилась гигантская батарея из 2000 ячеек [02:18]. * **Химическое наследие:** Малоизвестный факт, но Фарадей был прежде всего химиком и стал первым профессором химии в RI (1832 г.) [04:07]. В лаборатории хранятся образцы метеоритов, которые он изучал, и сожженные алмазы — результат экспериментов по доказательству того, что алмаз состоит из чистого углерода [03:39]. * **Нанотехнологии XIX века:** В шкафах лаборатории стоят 16 бутылочек с коллоидными растворами наночастиц золота, созданными Фарадеем. 14 из них до сих пор оптически активны: при прохождении через них света наблюдается эффект Тиндаля [04:34]. ## ⚡ Рождение первого электродвигателя [[JUMP:17:03]] 3 сентября 1821 года стало поворотным моментом в истории физики. Всего за один рабочий день Фарадей прошел путь от повторения опытов Эрстеда до создания работающего мотора [17:16]. Процесс открытия состоял из четырех этапов: 1. **Опыт Эрстеда:** Фарадей заметил, что стрелка компаса отклоняется рядом с проводом под напряжением, причем она стремится двигаться по кругу вокруг него [17:41]. 2. **Магнитная игла:** Ученый обнаружил, что намагниченная игла не просто притягивается к проводу, а стремится занять определенное положение, отталкиваясь от его концов [18:20]. 3. **Мысленный эксперимент:** В своих записных книжках Фарадей задался вопросом: если стрелка движется вокруг провода, может ли провод вращаться вокруг полюса магнита? [19:28]. 4. **Создание устройства:** Он сконструировал аппарат, где вертикальный провод вращался вокруг неподвижного магнита в чаше с ртутью (ртуть служила жидким контактом) [22:50]. Дэвид Риккетс демонстрирует современную версию этого мотора, собранную из неодимового магнита, батарейки и медной проволоки всего за 60 секунд [24:39]. ## 🧲 Магнитная индукция: Как получить электричество из магнетизма [[JUMP:31:56]] До Фарадея ученые (например, Андре-Мари Ампер) замечали странные колебания стрелок приборов при включении тока, но считали это ошибкой эксперимента [34:31]. Фарадей же понял, что ток возникает только в моменты *изменения* магнитного поля. Ключевые инструменты открытия (1831 г.): * **Индукционное кольцо:** Железное кольцо с двумя отдельными обмотками меди. Фарадей потратил 10 дней на их намотку вручную [29:36]. При подаче тока на одну обмотку, в другой возникал кратковременный импульс тока [33:14]. * **Гальванометр:** Устройство, которое Фарадей использовал для фиксации тока, основанное на отклонении магнитной стрелки внутри катушки [32:36]. * **Силовые линии:** Фарадей ввел понятие магнитных силовых линий и объяснил индукцию как процесс «разрезания» проводом этих невидимых линий при движении магнита [36:46]. В коллекции RI хранятся оригинальные записные книжки Фарадея, включенные в реестр ЮНЕСКО «Память мира» наравне с архивом Черчилля [27:58]. Всего ученый оставил после себя более 16 000 пронумерованных параграфов с подробными описаниями и зарисовками своих опытов [28:39]. ## 📦 Клетка Фарадея и защита от полей [[JUMP:37:30]] Знаменитая клетка Фарадея была впервые построена прямо в лекционном театре Королевского института. Это была огромная кубическая конструкция со стороной около 3,6 метров (12 футов) [37:43]. Ученый заходил внутрь с измерительными приборами, чтобы экспериментально доказать: внутри проводящей оболочки электрические поля отсутствуют, так как заряды распределяются исключительно по внешней поверхности [41:49]. Риккетс демонстрирует этот эффект на миниатюрной модели из двух кухонных ситечек и самодельных электроскопов. При подаче заряда (используя модифицированную мухобойку) на внешнюю оболочку, бумажные лепестки внутри остаются неподвижными, в то время как снаружи они активно отклоняются [40:55]. ## 🍇 Диамагнетизм: Когда магнит отталкивает виноград [[JUMP:43:09]] Фарадей обнаружил, что не все вещества притягиваются магнитами. Используя мощный электромагнит, сделанный из куска якорной цепи, он обнаружил явление **диамагнетизма** [44:11]. Классификация Фарадея: * **Парамагнетики:** Вещества, которые выравниваются параллельно полюсу магнита (притягиваются). Примеры: железо, алюминий [45:22]. * **Диамагнетики:** Вещества, которые устанавливаются перпендикулярно полю и отталкиваются им. Примеры: висмут, стекло, вода [44:40]. Профессор Риккетс наглядно показывает это на обычном винограде: так как плод полон воды, он является диамагнетиком и плавно уплывает от поднесенного неодимового магнита [48:44]. Напротив, алюминиевая фольга демонстрирует парамагнитные свойства, притягиваясь к магниту (хотя многие ошибочно считают алюминий абсолютно немагнитным) [50:58].