Michael Faraday (Español)

Vida temprana

Michael Faraday nació en el pueblo rural de Newington, Surrey, ahora parte del sur de Londres. Su padre era un herrero que había emigrado del norte de Inglaterra a principios de 1791 en busca de trabajo. Su madre era una campesina de gran calma y sabiduría que apoyó emocionalmente a su hijo durante una infancia difícil. Faraday era uno de cuatro hijos, a todos los cuales les costaba comer lo suficiente, ya que su padre a menudo estaba enfermo y era incapaz de trabajar constantemente. Más tarde, Faraday recordó que le dieron una barra de pan que tuvo que durarle una semana. La familia pertenecía a una pequeña secta cristiana, llamada Sandemanianos, que proporcionó sustento espiritual a Faraday durante toda su vida. Fue la influencia más importante sobre él y afectó fuertemente la forma en que se acercó e interpretó la naturaleza.

Faraday recibió solo los rudimentos de una educación, aprendiendo a leer, escribir y cifrar en una escuela dominical de la iglesia. A temprana edad comenzó a ganar dinero entregando periódicos para un librero y encuadernador, y a los 14 años fue aprendiz del hombre. A diferencia de los otros aprendices, Faraday aprovechó la oportunidad para leer algunos de los libros traídos para volver a encuadernar. El artículo sobre la electricidad de la tercera edición de la Encyclopædia Britannica le fascinó especialmente. Usando botellas viejas y madera, hizo un generador electrostático rudimentario e hizo experimentos simples. También construyó una pila voltaica débil con la que realizó experimentos en electroquímica.

La gran oportunidad de Faraday llegó cuando Sir Humphry Davy le ofreció un boleto para asistir a conferencias de química en la Royal Institution of Great Britain en Londres. Faraday fue, se sentó absorto en todo, registró las conferencias en sus notas y volvió a la encuadernación con la esperanza aparentemente irrealizable de entrar en el templo de la ciencia. Envió una copia encuadernada de sus notas a Davy junto con una carta solicitando empleo, pero no hubo apertura. Sin embargo, Davy no lo olvidó y, cuando uno de sus ayudantes de laboratorio fue despedido por peleas, le ofreció un trabajo a Faraday. Faraday comenzó como asistente de laboratorio de Davy y aprendió química de la mano de uno de los mejores practicantes de la época. Se ha dicho, con algo de verdad, que Faraday fue el mayor descubrimiento de Davy.

Cuando Faraday se unió a Davy en 1812, Davy estaba en el proceso de revolucionar la química del momento. Antoine-Laurent Lavoisier, el francés generalmente acreditado con la fundación de la química moderna, había efectuado su reordenamiento del conocimiento químico en las décadas de 1770 y 1780 insistiendo en unos pocos principios simples. Entre ellos estaba que el oxígeno era un elemento único, ya que era el único soporte de la combustión y también era el elemento que estaba en la base de todos los ácidos. Davy, después de haber descubierto el sodio y el potasio utilizando una potente corriente de una batería galvánica para descomponer los óxidos de estos elementos, recurrió a la descomposición del ácido muriático (clorhídrico), uno de los ácidos más fuertes conocidos. Los productos de la descomposición fueron hidrógeno y un gas verde que favorecía la combustión y que, cuando se combinaba con agua, producía un ácido. Davy concluyó que este gas era un elemento, al que dio el nombre de cloro, y que no había oxígeno alguno en el ácido muriático. La acidez, por lo tanto, no fue el resultado de la presencia de un elemento formador de ácido sino de alguna otra condición. ¿Qué otra cosa podría ser esa condición sino la forma física de la propia molécula de ácido? Davy sugirió, entonces, que las propiedades químicas no estaban determinadas únicamente por elementos específicos, sino también por las formas en que estos elementos estaban dispuestos en moléculas. Al llegar a este punto de vista, estuvo influido por una teoría atómica que también tendría importantes consecuencias para el pensamiento de Faraday. Esta teoría, propuesta en el siglo XVIII por Ruggero Giuseppe Boscovich, argumentó que los átomos eran puntos matemáticos rodeados por campos alternos de fuerzas atractivas y repulsivas. Un elemento verdadero comprendía uno solo de esos puntos, y los elementos químicos estaban compuestos por varios de esos puntos, sobre los cuales los campos de fuerza resultantes podrían ser bastante complicados. Las moléculas, a su vez, se construyeron a partir de estos elementos, y las cualidades químicas tanto de los elementos como de los compuestos fueron el resultado de los patrones finales de fuerza que rodeaban a los grupos de átomos puntuales. Cabe señalar específicamente una propiedad de tales átomos y moléculas: podrían someterse a una tensión o tensión considerable antes de que se rompan los «enlaces» que los mantienen unidos.Estas cepas iban a ser fundamentales para las ideas de Faraday sobre la electricidad.

El segundo aprendizaje de Faraday, con Davy, terminó en 1820. Para entonces, había aprendido química tan a fondo como cualquier otro vivo. También había tenido una amplia oportunidad de practicar análisis químicos y técnicas de laboratorio hasta el punto de un dominio completo, y había desarrollado sus puntos de vista teóricos hasta el punto de que podían guiarlo en sus investigaciones. Siguió una serie de descubrimientos que asombraron al mundo científico.

Faraday logró su temprano renombre como químico. Su reputación como químico analítico lo llevó a ser llamado como testigo experto en juicios judiciales y a la construcción de una clientela cuyos honorarios ayudaron a sostener la Royal Institution. En 1820 produjo los primeros compuestos conocidos de carbono y cloro, C2Cl6 y C2Cl4. Estos compuestos fueron producidos sustituyendo cloro por hidrógeno en «gas olefiante» (etileno), las primeras reacciones de sustitución inducidas. (Tales reacciones más tarde servirían para desafiar la teoría dominante de combinación química propuesta por Jöns Jacob Berzelius). En 1825, como Como resultado de una investigación sobre gases iluminadores, Faraday aisló y describió el benceno. En la década de 1820 también llevó a cabo investigaciones de aleaciones de acero, lo que ayudó a sentar las bases de la metalurgia científica y la metalografía. vidrio óptico para telescopios, produjo un vidrio de muy alto índice de refracción que lo llevaría en 1845 al descubrimiento del diamagnetismo. En 1821 se casó con Sarah Barnard, se instaló definitivamente en la Royal Institution e inició la serie de investigaciones sobre electricidad y magnetismo que revolucionaría la física.

En 1820 Hans Christian Ørsted había anunciado el descubrimiento de que el flujo de una corriente eléctrica a través de un cable producía un campo magnético alrededor del cable. André-Marie Ampère demostró que la fuerza magnética aparentemente era circular, produciendo en efecto un cilindro de magnetismo alrededor del alambre. Nunca antes se había observado tal fuerza circular, y Faraday fue el primero en entender lo que implicaba. Si se pudiera aislar un polo magnético, debería moverse constantemente en círculo alrededor de un cable conductor de corriente. El ingenio y la habilidad de laboratorio de Faraday le permitieron construir un aparato que confirmó esta conclusión. Este dispositivo, que transformó la energía eléctrica en energía mecánica, fue el primer motor eléctrico.

Este descubrimiento llevó a Faraday a contemplar la naturaleza de la electricidad. A diferencia de sus contemporáneos, no estaba convencido de que la electricidad fuera un fluido material que fluyera a través de cables como el agua a través de una tubería. En cambio, pensó en ella como una vibración o fuerza que de alguna manera se transmitía como resultado de las tensiones creadas en el conductor. Uno de sus primeros experimentos tras su descubrimiento de la rotación electromagnética fue hacer pasar un rayo de luz polarizada a través de una solución en la que se estaba produciendo la descomposición electroquímica para detectar las deformaciones intermoleculares que pensó debían producirse por el paso de una corriente eléctrica. Durante la década de 1820 siguió volviendo a esta idea, pero siempre sin resultado.

En la primavera de 1831, Faraday comenzó a trabajar con Charles (más tarde Sir Charles) Wheatstone en la teoría del sonido, otro fenómeno vibratorio . Estaba particularmente fascinado por los patrones (conocidos como figuras de Chladni) formados en un polvo ligero esparcido sobre placas de hierro cuando estas placas eran vibradas por un arco de violín. Aquí se demostró la capacidad de una causa dinámica para crear un efecto estático, algo que estaba convencido que sucedió en un cable conductor de corriente. Estaba aún más impresionado por el hecho de que tales patrones podrían inducirse en un plato inclinando otro cercano. Tal inducción acústica es aparentemente lo que se esconde detrás de su experimento más famoso. El 29 de agosto de 1831, Faraday enrolló un anillo de hierro grueso en un lado con un cable aislado que estaba conectado a una batería. Luego enroló el lado opuesto con un cable conectado a un galvanómetro. Lo que esperaba era que se produjera una «onda» cuando se cerrara el circuito de la batería y que la onda se mostrara como una desviación del galvanómetro en el segundo circuito. Cerró el circuito primario y, para su deleite y satisfacción, vio salto de la aguja del galvanómetro. Una corriente había sido inducida en la bobina secundaria por una en la primaria. Sin embargo, cuando abrió el circuito, se asombró al ver que el galvanómetro saltaba en la dirección opuesta. De alguna manera, cortar la corriente también creaba una corriente inducida, igual y opuesta a la corriente original, en el circuito secundario.Este fenómeno llevó a Faraday a proponer lo que él llamó el estado «electrotónico» de las partículas en el alambre, que él consideró un estado de tensión. Así, una corriente parecía ser el establecimiento de tal estado de tensión o el colapso de tal estado. . Aunque no pudo encontrar evidencia experimental para el estado electrotónico, nunca abandonó por completo el concepto, y dio forma a la mayor parte de su trabajo posterior.

En el otoño de 1831, Faraday intentó determinar cómo un inducido Su experimento original había involucrado un poderoso electroimán creado por el devanado de la bobina primaria. Ahora trató de crear una corriente usando un imán permanente. Descubrió que cuando un imán permanente se movía dentro y fuera de una bobina de alambre, se indujo una corriente en la bobina. Sabía que los imanes estaban rodeados por fuerzas que podían hacerse visibles con el simple recurso de rociar limaduras de hierro en una tarjeta colocada sobre ellos. Faraday vio las «líneas de fuerza» así reveladas como líneas de tensión en el medio, es decir, aire, que rodea al imán, y pronto descubrió la ley que determina la producción de corrientes eléctricas por imanes: la magnitud de una corriente dependía del número de líneas de fuerza cortadas por el conductor en unidad de tiempo. Inmediatamente se dio cuenta de que se podía producir una corriente continua girando un disco de cobre entre los polos de un poderoso imán y quitando los cables del borde y el centro del disco. El exterior del disco cortaría más líneas que el interior y, por tanto, se produciría una corriente continua en el circuito que une la llanta con el centro. Esta fue la primera dínamo. También fue el antepasado directo de los motores eléctricos, ya que solo era necesario revertir la situación, alimentar una corriente eléctrica al disco, hacerlo girar.