Phiên bản in thân thiện
Ai đã tìm ra định luật vạn vật hấp dẫn? Ai đã tìm ra mối liên hệ giữa khối lượng và năng lượng? v.v... Có lẽ, trong chúng ta - những người yêu thích khoa học nói chung và vật lý nói riêng luôn đặt ra nhiều câu hỏi tương tự như thế. Tại sao chúng ta không tìm cách trả lời những câu hỏi này, hay trả lời thay cho những người khác. Đó là mục đích của phần thuật ngữ "Các nhà vật lý". Nơi các bạn cùng chia sẽ những câu trả lời "Ai?", "Khi nào?" ,"Làm thế nào?", "Vì sao?" v.v... liên quan đến vật lý.


Duyệt bảng chú giải thuật ngữ theo bảng chữ cái

riêng biệt | A | Ă | Â | B | C | D | Đ | E | Ê | F | G | H | I | J | K
L | M | N | O | Ô | Ơ | P | Q | R | S | T | U | Ư | V
W | X | Y | Z |

Trang: (Trước)   1  2  3  4  5  (Tiếp theo)

HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ hai, 16 Tháng sáu 2008, 10:24 PM
 

FARADAY

Tiểu sử

Michael Faraday chào đời vào ngày 22 tháng 9 năm 1791 trong làng Newington, Surrey, ngày nay thuộc phía nam của thành phố London. Cha của Faraday là một người thợ rèn, đã di chuyển tới miền bắc của nước Anh vào đầu năm 1791 để kiếm sống còn bà mẹ là một người miền quê kiên nhẫn và khôn ngoan, đã giúp đỡ và an ủi các con trong các hoàn cảnh khó khăn. Faraday là một trong bốn người con, thuộc gia đình nghèo khó, không đủ ăn bởi vì người cha thường xuyên đau bệnh, không làm việc liên tục. Về sau này, Faraday đã có lần nhớ lại rằng vào thuở thiếu thời, có khi phải ăn một ổ bánh mì dần dần trong một tuần lễ.

Michael Faraday chỉ được học hành sơ sài, gồm có tập đọc và tập viết tại lớp học của nhà thờ vào ngày chủ nhật. Từ khi còn nhỏ, Michael đi giao báo cho một hiệu sách rồi vào tuổi 14, học nghề đóng sách. Thật là may mắn cho Michael bởi vì nhờ nghề nghiệp này mà cậu được làm quen với các sách vở. Không giống các người thợ trẻ khác, Michael Faraday đã lợi dụng cơ hội này để đọc thêm các cuốn sách mà khách hàng mang tới đóng.Chẳn hạn như “Những mẩu chuyện về hóa học” (Conversations in Chemistry) của Jane Marcet Các bài viết về điện học in trong ấn bản thứ ba của bộ từ điển Bách Khoa Britannica đã đặc biệt hấp dẫn cậu Michael. Cậu đã dùng các chai lọ cũ để thực hành các thí nghiệm đơn giản về pin điện và về hóa học điện giải.

Michael Faraday lại gặp một điều may mắn thứ hai. Ông chủ tiệm đóng sách đã khuyến khích cậu đi dự các buổi thuyết trình về khoa học. Tại giảng đường, cậu thanh niên hiếu học này đã ghi chép từng chi tiết rồi về nhà viết thành bài học và còn thêm vào đó các giản đồ để làm sáng tỏ vấn đề.
Faraday đặc biệt ưa thích các buổi diễn thuyết của Humphrey Davy. Vào thời đó, Davy là một nhà hóa học danh tiếng thuộc Viện Khoa Học Hoàng Gia (the Royal Institution). Faraday đã tìm gặp Davy và đưa cho nhà hóa học một tập bài ghi chép trong các buổi diễn thuyết để xin một chân phụ việc. Khi đọc các bài viết này, nhà hóa học Davy cảm thấy rất vui lòng và cũng không khỏi sửng sốt. Khi có chỗ làm việc trống, Faraday bắt đầu được làm công việc phụ tá phòng thí nghiệm tại Viện Hoàng Gia vào năm 22 tuổi với số lương bổng nhỏ hơn lương của người thợ đóng sách, đây là một điều may mắn nhờ vậy Michael Faraday có được cơ hội học hỏi môn hóa học với một trong các nhà thực nghiệm tài giỏi nhất của thời bấy giờ.
Humphrey Davy là nhà hóa học đã tìm ra được nhiều hóa chất mới, kể cả 8 đơn chất. Ông đã phát minh ra chiếc đèn an toàn dùng dưới hầm mỏ và đèn hồ quang .Faraday đã làm việc cần cù trong phòng thí nghiệm và tỏ ra xứng đáng với sự tin tưởng của Thầy Davy về mọi mặt. Faraday đã có quá nhiều cơ hội để thực hành các phân tích hóa học, hiểu rõ các kỹ thuật phòng thí nghiệm và đã làm phát triển các lý thuyết cần thiết cho công việc nghiên cứu. Faraday đã sớm trở nên một nhà hóa học danh tiếng. Ông đã tạo được hai hợp chất của carbon và chlorine, điều chế được benzene, khảo cứu các hợp kim thép và đặt nền móng cho ngành luyện kim và ngành kim loại học .

Faraday cưới vợlà bà Sarah Barnard (1800-1879) vào ngày 2 tháng 6, 1821 .

Cũng từ năm 1821, Michael Faraday bắt đầu một loạt các công trình nghiên cứu về điện học và từ học Nhờ đầu óc sáng tạo và tài thí nghiệm khéo léo Faraday tạo ra được một bộ máy chuyển điện năng thành cơ năng, đây là thứ động cơ điện đầu tiên. Sau khi ông Davy qua đời vào năm 1829, Faraday tiếp tục các công cuộc nghiên cứu danh tiếng của Davy rồi từ năm 1831, ông được chỉ định làm Giáo Sư Hóa Học.
Davy đã phân tích các hợp chất bằng dòng điện và lấy ra các đơn chất. Faraday khám phá thấy rằng khi muốn phóng thích một hóa trị gram của một đơn chất, người ta cần dùng một số điện lượng, nghĩa là cùng một số lượng điện đã phóng thích cùng một số nguyên tử. Các việc khảo cứu của Faraday đã dẫn tới các quan niệm mới về điện tử
Nhưng Faraday lại bị ám ảnh bởi từ trường. Ông rắc các vụn sắt lên một tờ giấy đặt trên các cực của một nam châm rồi quan sát các lực tuyến . Vào năm 1820, Hans Christian Oersted đã khám phá thấy rằng một đường dây dẫn điện có từ tính. Sự việc này khiến cho Faraday lý luận: nếu dòng điện sinh ra từ trường thì tại sao từ trường lại không thể sinh ra dòng điện? Ông bèn làm các thí nghiệm để kiểm chứng câu hỏi này rồi tìm ra sự cảm ứng điện . Sau đó, Faraday tiến thêm một bước nữa, ông đã dùng nam châm để chế tạo một dòng điện liên tục. Faraday là nhà khoa học đầu tiên đã phát minh ra chiếc máy phát điện và bộ biến điện .

Mùa hè năm 1867, Faraday ốm nặng, ông bị điếc và mất trí nhớ, nhưng nhìn ông, người ta vẫn cảm thấy ông đang suy tưởng như cả đời ông chưa bao giờ ngừng suy tưởng. Trong những dòng nhật kí cuối cùng của ông, có những lời sau: “…Tôi thật sự thấy luyến tiếc những năm sống đầy hạnh phúc, trong niềm say mê làm việc và trong ước mơ tìm đến những phát minh. Thật đáng buồn khi tôi biết mình sắp từ giã cõi đời, và sẽ không bao giờ được trở lại những ngày sôi nổi… Đối với các bạn trẻ, tôi chỉ có một lời khuyên để lại, rút ra từ kinh nghiệm cuộc sống: hãy làm việc và suy nghĩ đi ngay cả khi chưa nhìn thấy một tia sáng nhỏ bé, vì dù sao, như vậy vẫn còn hơn là ngồi không!…’’
Faraday qua đời vào ngày 25 tháng 8 năm 1867, để lại nhiều tác phẩm khoa học, danh tiếng nhất là bộ sách gồm 3 cuốn có nhan đề là “Các Khảo Cứu Thực Nghiệm” . Ông đã đóng góp rất nhiều công lao cho Khoa Học và sự khám phá lớn lao nhất của ông là về dòng điện cảm ứng và các máy điện liên quan.
Michael Faraday là nhà bác học đã để lại nhiều công trình khám phá, các phương pháp thực nghiệm hữu ích và các lý thuyết tân tiến về hóa học và điện học

Hoạt động khoa học

Faraday là một nhà bác học nổi tiếng về thực nghiệm, cả đời ông đã từng làm hơn 1000 thí nghiệm. Ông làm việc say mê với cường độ cực cao: 18 tiếng mỗi ngày trong phòng thí nghiệm. Ông cũng nhiều đêm thức trắng đêm không ngủ vì trước thời gian đó 1 tháng, ông nhận được 1 tin tức quan trọng về một phát hiện của nhà bác học Đan Mạch Han Ơcstet: khi cho 1 nam châm qua 1 dây dẫn đặt song song với 1 kim nam châm thì kim nam châm lập tức quay lệch đi. Nhiều nhà Vật lý học lúc đó đã nghĩ rằng từ lực của dòng điện hướng vuông góc với mật phẳng chứa dòng điện và kim nam châm. Faraday muốn chứng minh ý nghĩ đó là đúng. Cách đó ít lâu, tình cờ ông được nghe thấy tiến sĩ Vônlaxtơn, thư kí của hội hoàng gia, nói với giáo sư Davy rằng thí nghiệm của ông ta cho 1 sợi dây dẫn điện quay quanh 1 nam châm vẫn bị thất bại. Và Faraday đã nảy ra 1 ý nghĩ rằng: nếu thực hiện được 1 thí nghiệm như thế thì sẽ chứng minh hoàn toàn được điều nói trên. Đã hơn 1 tháng miệt mài trong phòng thí nghiệm, Faraday đã cố gắng tìm ra cách bố trí thì nghiệm, cuối cùng ông lần ra được đầu mối: Ông lấy 2 cốc đựng thủy ngân, mỗi cốc có đặt 1 thanh nam châm đặt thẳnh đứng. Ở 1 cốc, thanh nam châm dược gắn chặt vào đáy, cốc kia, thanh nam châm di chuyển được trên 1 điểm ở đáy cốc. Một sợi dây đồng được thả từ trên xuống, cắm xuyên qua 1 nút chai nổi trên thủy ngân, đầu dưới nhúng vào thủy ngân. Đầu trên của sợi dây nối vào 1 cực của pin Volta, thủy ngân trong bình nối với cực kia . Ở chiếc cốc có thanh nam châm gắn chặt thì sợi dây đồng có thể di động, còn ở chiêc cốc có thanh nam châm di động thì sợi dây lại được gắn chặt. Khi Faraday cho dòng điện đi qua dụng cụ thí nghiệm thì ông thấy: ở 1 cốc thanh nam châm từ từ quay tròn xung quanh sợi dây đồng cố định, còn ở cốc kia sợi dây đồng lại quay quanh thanh nam châm cố định. Khi ông đổi chiều dòng điện, thanh nam châm và sợi dây quay theo chiều ngược lại.
Con đường đi tới phát minh vĩ đại…Thành công = Gian khổ + kiên trì
Sau thí nghiệm thành công năm 1821, Faraday nghĩ rằng: nếu dòng điện có thể sinh ra từ lực như 1 nam cham thì lẽ nào không thể dùng nam châm để tạo ra điện! Và ông tự dặt cho mình nhiệm vụ biến từ thành điện. Một năm sau ông đặc biệt chú ý đến thí nghiệm của nhà bác học Pháp Aragô: một kim nam châm đặt trên 1 cái đế bằng gỗ lắc lư tới vài trăm lần mới dừng lại, nhưng nếu nó đặt trên 1 cái đế bằng đồng thì kim nam châm chỉ lắc lư có vài ba cái là dừng lại. Thế mà đồng thì không chịu tác dụng của nam châm! Vậy bí mật của hiện tượng là ở đâu? Nhà bác học Pháp Ampe thì dự đoán rằng, trong thí nghiệm của Aragô có hiện tượng cảm ứng giống như hiện tượng cảm ứng điện ở các đám mây dông. Faraday cảm thấy dự đoán của Ampe là đúng và cố gắng suy nghĩ xem có cách nào bố trí 1 thí nghiệm để chứng minh dự đoán đó. Ông thấy rằng nếu đặt 1 thanh nam châm bên cạnh 1 cuộn dây đồng thì chẳng bao giờ tạo ra được dòng điện trong cuộn dây và do đó cuộn dây và thanh nam châm chẳng bao giờ tương tác được với nhau. Hay là, thay cho thanh nam châm ta đạt 1 cuộn dây thứ 2 có dòng điện chạy qua để tạo ra nam châm điện? Nhưng vẫn thất bại! Có lẽ vì dòng điện của pin Volta còn quá yếu chăng? Vậy làm thế nào để có 1 nam châm điện mạnh? Sau một thời gian suy nghĩ, nhờ sự giúp đỡ của người phụ tá Anderson, ông dùng vành sắt non làm lõi ống dẫn điện: Quấn 1 số vòng dây đồng vào 1 nửa vành sắt non làm thành ống dây thứ 1 (dài 750cm) rồi đem nối nó với bộ pin Volta, như vậy là có 1 nam châm điện đủ mạnh. Để có ống dây thứ 2 ông lại quấn 1 số vòng dây dẫn (dài 2m) lên nửa vành thứ 2. Và để kiểm tra khả năng xuất hiện dòng điện trong ống dây này ông đem nối nó với 1 điện kế. Khi ông vừa đóng mạch điện cho dòng điện chạy qua ống dây thứ 1 ông suýt kêu to lên vì vui sướng, chiếc kim điện kế nối với ống dây thứ 2 đột ngột chao đi rồi lại trở về vị trí ban đầu! Đợi không thấy có gì khác lạ, ông liền ngắt mạch điện ở ống dây thứ 1. Chiếc kim điện kế lại chao đi rất nhanh!. Ông làm lại thí nghiệm nhiều lần. Lần nào khi đóng mạch điện hay ngắt mạch ông đều thấy có dòng điện xuất hiên trong ống dây thứ 2. Đó chính là lịch sử phát hiện ra hiẹn tượng cảm ứng điện từ. Hôm đó là ngày 29 tháng 8 năm 1831.Nhưng kết quả thí nghiệm luôn ám ảnh ông. Trong óc ông lúc nào cũng hiện lên những câu hỏi xung quanh thí nghiệm đầu tiên đó.Phải chăng có một mối liên quan nào đó giữa những dòng điện này với những lực tác dụng trong thí nghiệm của Aragô khiến cho kim nam châm không lắc lư lâu được? Nhưng tại sao dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong ống dây thứ 2 khi đóng hoặc ngắt mạch điện ở ống dây thứ 1?
Những ngày sau đó Faraday sống trong tình trạng rất căng thẳng về trí óc. Ông không làm lại thí nghiệm dó mà tập trung suy nghĩ phân tích thí nghiệm và vạch ra hướng đi mới, ông biết rõ một kết luận vội vàng trong lúc này có thể khiến chính mình đi lạc hướng.
Và vấn đề đã dần được sáng tỏ. Faraday hiểu rằng, ống dây thứ 1 thực chất là 1 nam châm điện: khi có dòng điện đi qua cuộn dây thì lõi sắt non của nó đã bị nhiễm từ, tức là đã có từ tính. Và chính từ lực của lõi sắt đã kích thích dòng điện cảm ứng trong ống dây thứ 2. Một câu hỏi nữa liền được đặt ra: nếu thay nam châm điện bằng nam châm vĩnh cửu thì hiện tượng xảy ra sẽ ra sao? Đến khi nào thì nam châm vĩnh cửu cũng có thể kích thích được dòng điện cảm ứng ?
Gần 1 tháng sau, 24/9/1831 Faraday mới lại bắt tay vào tiếp tục làm thí nghiệm với 1 nam châm vĩnh cửu. Kết quả thí nghiệm làm ông thấy rằng: với 1 nam châm vĩnh cửu thì dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện trong ống dây khi nam châm chuyển động cắt mặt phẳng các vòng dây. Lại những đêm suy nghĩ và sau 2 lần thí nghiệm nữa vào ngày 1/10 và 17/10, Micheal Faraday mới khẳng định rằng ông đã khám phá ra hiện tượng cảm ứng điện từ mà Ampe đã dự đoán


Tuy nhiên ông vẫn chưa công bố kết quả xuất sắc của mình, ông vẫn muốn giải quyết vấn đề một cách triệt để hơn: làm thế nào để tạo ra dòng điện cảm ứng lâu dài một cách tiện lợi, chứ ko phải chỉ thu được dòng điện theo kiểu đưa thanh nam châm vào trong lòng ống dây rồi lại kéo nó ra ngoài ống dây một cách quá “thủ công” ? Faraday lưu ý đến cái đĩa bằng đồng của Aragô, khi quay đĩa chung quanh trục đứng thẳng thì 1 kim nam châm đặt nằm song song với mặt điã cũng quay theo . Ông hiểu rằng khi đĩa đồng quay gần 1 nam châm thì trong đĩa đã xuất hiện dòng điện cảm ứng. Đĩa trở thành 1 nam châm và hút kim nam châm phải quay theo nó. Vậy bây giờ muốn thu được dòng điện lâu dài thì chỉ việc cho đĩa đồng quay ngang qua 1 nam châm đủ mạnh. Và ngày 28/10/1831, Faraday đã đi tới thí nghiêm xuất sắc nhất về cách tạo ra dòng điện cảm ứng: khi cho 1 đĩa đồng quay ngang qua 1 nam châm vĩnh cửu hình móng ngựa, ông đã thu được dòng điện ổn định và lâu dài hơn hẳn dòng điện cho bởi pin Volta. Và đến giờ phút này ông mới quyết định công bố phát hiện của mình. Bản báo cáo của Faraday đọc trước hội Hoàng gia London ngày 24/11/1831 vầ hàng loạt thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ của ông đã làm chân động dư luận giới khoa học ở tất cả các nước. Mọi người đều nhất trí đánh giá rằng phát kiến vĩ đại của Faraday đã mở ra 1 kỉ nguyên mới trong lịch sử điện từ học và lịch sử ngành kĩ thuật.
Từ lý thuyết đến thực tế - con đường gian nan Chiếc đĩa đồng quay của Faraday thực sự là chiếc máy phát điện đầu tiên dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ song dòng điện do nó phát ra còn quá yếu, chưa thể tạo ra nổi tia lửa điện, thậm chí còn chưa làm nổi cho 1 chiếc đùi ếch co giật. Chỉ có những điện kế đủ nhạy mới phát hiện ra được dòng điện cảm ứng khi đĩa quay. Chính vì thế nên phát hiện của Faraday vẫn chỉ là 1 phát hiện có ý nghĩa vật lý lý thuyết thông thường, trong đầu ông luôn ấp ủ 1 ý nghĩ làm sao để điện có thể mang đến lợi ích thiết thực cho con người.
Để cái máy phát điện cảm ứng điện từ được áp dụng vào thực tiễn thì phải cải tiến đĩa đồng thô sơ kia để thu được dòng điện đủ mạnh. Nhưng cải tiến thế nào? Đó chính là điều khiến nhà bác học trăn trở. Và trong lịch sử của chiếc máy phát điện làm thay đổi thế giới có sự đóng góp không nhỏ bởi những sự việc tình cờ

Trong khi Faraday đang suy nghĩ làm sao để cải tiến chiếc đĩa đồng để tạo ra dòng điện đủ mạnh thi vợ ông mang món bánh gatô mà ông thích lên phòng làm việc. Trong đầu ông lúc này vẫn suy nghĩ về chiếc máy phát điện: Về nguyên tắc thì đã rõ: hoặc chuyển dịch thanh nam châm trong cuộn dây đồng, hoặc chuyển dịch cuộn dây đồng đối với nam châm đều tạo ra được dòng điện. Nhưng không thể tạo ra 1 cuộn dây đồng dài vô tận để cho dòng điện phát sinh 1 cách liên tục và mạnh được
Vấn đề nằm ở chỗ đó. Nếu không giải quyết được thì chiếc máy phát điện của ông mãi chỉ là 1 trò chơi vật lý, không hơn không kém. Chiếc bánh ngọt mà vợ ông mang lên đã gợi cho ông 1 suy nghĩ: nếu những miếng bánh ngọt là những thanh nam châm đặt theo đường kính của đĩa hình tròn, lần lượt hướng các cực khac nhau ra ngoài, bên ngoài đĩa là những cuộn dây đồng gắn trên 1 vành tròn . Khi ta quay đĩa có nam châm sẽ xuất hiện dòng điện qua các cuộn dây. Chỉ việc tăng giảm số lượng các thanh nam châm và tốc độ quay của đĩa là ta có thể thu được dòng điện lớn đến bao nhiêu cũng được. Ý tưởng ấy chính là một bước mở đầu quan trọng cho phát minh vĩ đại nhất trong lịch sử.
Sau 1 đêm cặm cụi với những thanh nam châm và cuộn dây có sẵn, Faraday đã hoàn thành chiếc máy phát điện đầu tiên mà ông nghĩ. Vậy là Faraday đã thực hiện được được ước mơ biến từ thành điện-nguồn năng lượng sạch và phổ biến nhất hiện nay.

Việc phát minh ra máy phát điện đã mở ra cho loài người những triển vọng lớn trong lĩnh vực sử dụng năng lượng điện. Từ đây, điện không còn là điều bí ẩn của thiên nhiên (sét), không còn là những trò ma thuật không thể giải thích nổi mà đã nằm trong sự kiểm soát của con người. Hơn cả 1 chiếc máy phát điện, như chúng ta đã biết, máy phát điện của Faraday cũng là 1 động cơ điện, nghĩa là khi cho 1 dòng điện ngoài chạy vào máy, sẽ tạo ra 1 chuyển động quay (điện năng thành cơ năng)

CÂU CHUY ỆN XUNG QUANH CUỘC ĐỜI CỦA FARADAY

Gian phòng thí nghiệm nhỏ

Cuộc sống của chúng ta gắn liền với điện, đèn điện, ti vi, điện thoại,... đều cần dùng tới điện. Điện đem lại cho con người ánh sáng, đem lại mọi tiện lợi. Ai là người đầu tiên làm ra máy phát điện? Đó chính là nhà khoa học lớn người Anh - Michael Faraday.
Lúc còn nhỏ gia đình nghèo, bố là thợ rèn, dưới Faraday còn 4 người em nhỏ và không được học hành tử tế. Lúc 13 tuổi để kiếm tiền giúp gia đình ông vào phụ việc ở một cửa hàng đóng sách ở Luân Đôn, chủ yếu là đưa sách và báo. Chồng báo trên vai ông đi cùng các đường phố Luân Đôn. Lanh lợi, thông minh lại rất lễ phép với mọi người, làm việc chịu khó, ông chủ cửa hàng đóng sách rất thích ông, đã nhận ông vào học việc. Faraday rất vui mừng, như vậy ông sẽ có dịp suốt ngày làm bạn với sách báo, có thể học được nhiều điều.
Faraday ở trên gác xép của cửa hàng sách, hàng ngày ông có thể đọc được rất nhiều sách thú vị, thí dụ "Một ngàn một đêm lẻ", những câu chuyện trong đó đã hút hồn ông. Ông chủ hiệu sách là người rất tốt, ông cũng thường cổ vũ Faraday đọc sách.
Một hôm Faraday đọc được cuốn sách có tên là "Đối thoại hóa học", sách đã giới thiều rất nhiều tri thức hóa học thú vị, còn có nhiều thí nghiệm nhỏ. Ông rất thích thú với những thí nghiệm kỳ lạ đó, nên cũng muốn tự tay mình làm thử xem điều sách nói có đúng không. Thế là Faraday dùng gác xép của mình đang ở làm phòng thí nghiệm nhỏ. Ông cần một số chai lọ và một số bình đựng thủy tinh nhưng không có tiền để mua nên ông phải nhặt chai lọ thủy tinh bỏ ở nhà thuốc, ông nhặt nhạnh những dây đồng nhỏ và các tấm kẽm ở các đống rác thải ở các nhà máy. Hàng ngày, Faraday đều miệt mài trong "lãnh địa" riêng của mình, làm thí nghiệm đã trở thành việc làm thú vị nhât trong cuộc sống của ông.
Trong cuốn sách "Đối thoại hóa học" viết, thả một tấm kẽm vào trong axit clohydric sẽ sinh ra một loại khí cháy được. Faraday làm theo sách, quả nhiên có một loại khí cháy lên ngọn lửa màu xanh, trên thực tế thứ khí có thể cháy đó chính là hidro. Có quyển sách nói, bọc một lớp giấy tráng thiếc ngoài một chiếc chai thủy tinh, sau khi nạp điện sẽ phóng điện mạnh. Để làm thí nghiệm này Faraday đã bỏ ra 6 pence để mua một cái chai thủy tinh lớn và 7 pence mua giấy thiếc.
Ông đổ nước vào chai, cho một cái que bằng kim loại vào chai, như vậy là có một điện cực đơn giản. Ông nạp điện cho chai nước, sau đó dùng một dây đồng nhỏ cẩn thận nối que kim loại cắm trong chai với giấy thiếc, khi dây đồng tiếp cận với que kim loại thì xuất hiện lóe sáng và còn phát ra tiếng nổ "tạch, tạch", đúng là phóng điện! Faraday mừng rỡ, ông dần dần nghiện thí nghiệm.
Những thí nghiệm của Faraday đã gây sự chú ý của ông bà chủ. Ông chủ thấy Faraday rất lạ, hễ có dù là một đồng tiền lẻ cũng chạy ra phố với ánh mắt khác thường. Bà chủ còn phát hiện muối ăn trong nhà bếp của họ hết rất nhanh, thường thì liễn muối ăn nhỏ của họ dùng được khá lâu nhưng gần đây chỉ 2 ngày gì đó đã hết rồi. Bà lấy làm khó hiểu, chuyện gì xảy ra vậy? Sau này bà phát hiện ra Faraday đã lấy muối làm thí nghiệm.
Đêm đêm tiếng vang "lẹt xẹt" phát ra từ căn gác xép trên lầu, còn có những ánh sáng lạ, có một lần từ cửa sỏ bỗng phun ra mấy làn khói nồng đặc. Bà chủ rất lấy làm lạ, nhưng vẫn không biết Faraday làm trò gì. Mọi người xung quanh đều nói rằng đứa trẻ này mắc bệnh thần kinh, nửa đêm cũng không ngủ.
Ông chủ hiệu đóng sách là người hết sức độ lượng, ông không hề trách Faraday, ông biết đứa trẻ này cần cù hiếu học, sau này nhất định sẽ có tiền đồ tốt đẹp. Và như vậy, trong vương quốc nhỏ bé của mình Faraday đã tìm được tri thức và những hứng thú trong thí nghiệm để bước vào ngưỡng cửa của khoa học.
Cánh chim tự do
Đavy mất đi, sự nghiệp nghiên cứu của ông được Faraday kế tục, lúc này Faraday đã trở thành nhà hóa học nổi tiếng.
Để có thể toàn tâm toàn trí đi vào nghiên cứu khoa học, Faraday đã đệ đơn xin được miễn chức vụ đang gánh vác, ông muốn tập trung định hướng vào thí nghiệm điện từ của mình, viện Hàn lâm khoa học đã chấp nhận đơn đề nghị của ông.
Được tin Faraday xin từ chức, rất nhiều công ty của nước Anh đã muốn mời được ông - ngôi sao mới của giới hóa học về làm cố vấn kỹ thuật cho mình, lúc này Faraday trở thành mục tiêu săn lùng của các doanh nghiệp. Được bạn bè khuyên giải, Faraday đã nhận lời một số nơi. Ông nhận được 1.000 bảng Anh thù lao, số tiền này tương được với lương 10 năm của ông và có thể cải thiện đời sống của ông rất nhiều, cứ như vậy thì chẳng mấy chốc ông sẽ trở thành người vô cùng giàu có. Nhưng những công việc này đã tiêu tốn rất nhiều thời gian và sức lực, ảnh hưởng đến công tác nghiên cứu, ông cảm thấy khó xử, sau đó ông đã đưa việc này ra cùng bàn bạc với vợ. Vợ Faraday là người phụ nữ tốt, hiểu rộng, biết chồng là người rất yêu quý sự nghiệp khoa học của mình và rất ủng hộ theo quyết định của ông, dù ông quyết định thế nào bà cũng không sợ khổ. Faraday biết được điều đó, trước đây ông cũng có rất nhiều cơ hội để bỏ con đường nghiên cứu khoa học theo con đường làm giàu, nhưng ông đều từ chối. Ông hầu như đã vứt bỏ khoản tiền 15 vạn bảng Anh để chọn con đường học vấn gần như không có thù lao để cả cuộc đời phải sống cuộc sống vật chất bần hàn.
Đã có một nhà thơ nói rằng: "Nếu cánh chim đeo lên túi vàng, thì nó sẽ không thể chất lên để bay được". Điều này giống như Faraday vậy, ông như một con chim đang dang cánh bay, chỉ khi cánh chim không bị ràng buộc thì mới có thể bay cao trên bầu trời khoa học được.
Gần như Faraday từ chối hết những việc: giao tiếp tiệc tùng, từng phút từng giây ông đều dành cho công việc, các thành quả nghiên cứu của ông cứ liên tục ra đời. Những thành tựu kiệt xuất của ông đã thu hút được cả thế giới. Lương của Faraday rất thấp, đời sống túng thiếu, điều kiện thí nghiệm rất khó khăn. Thủ tướng Anh đã quyết định thưởng cho Faraday một loại tiền thưởng năm đặc biệt để tỏ lòng trân trọng đối với các nhà khoa học, đồng thời nói: "Chỉ có Faraday mới đủ tư cách nhận được sự quan tâm này của Chính phủ". Faraday nghe được tin này liền viết thư ngay cho Thủ tướng nói rằng bản thân ông tự lo cho mình được không dám yêu cầu Chính phủ giúp đỡ, không dám nhận tiền thưởng năm đặc biệt kia. Nhưng cuối cùng Chính phủ vẫn quyết định tặng cho ông tiền thưởng đặc biệt, mỗi năm 300 bảng Anh để tuyên dương sự cống hiến đặc biệt của ông cho sự nghiệp khoa học của nước Anh.
Không lâu sau ông còn nhận được tin Hoàng gia Anh ban cho ông tước Hầu tước, có nghĩa là từ đó ông trở thành một thành viên của giới quý tộc. Thầy dạy của Faraday, Đavy đã từng được Hoàng tộc phong tước hầu, rất nhiều người có cống hiến cũng từng được phogn tước hầu và họ đều tự hào về điều đó. Nhưng riêng Faraday sau khi được tin này vẫn tỏ ra bình thản, ông nói với người của Hoàng gia: "Tôi cảm thấy thỏa mãn với cuộc sống đơn giản của mình và không muốn trở thành quý tộc". Faraday là con trai của người thợ rèn, ông là nhà khoa học của người dân lao động, từ trong người dân lao động mà ra, mưu cầu hạnh phúc cho người dân lao động.
Trên tấm bia trên mộ ông, ngày nay chúng ta vẫn đọc được câu danh ngôn của ông: "Tôi yêu lò rèn của người thợ rèn, tôi yêu mọi thứ có liên quan với nó, chính cha tôi là ông thợ rèn".

Sự bình thường vĩ đại

Cống hiến to lớn trong điện tử học của Faraday đã làm cho cả thế giới phải kính nể, ông được phong tặng 97 phẩm hàm, rất nhiều huy chương vàng và bằng chứng nhận các loại.
Khi Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Anh chọn bầu chủ tịch viện, rất nhiều người cùng nghĩ đến Faraday. Mọi người đều cho rằng với sự cống hiến và uy tín của mình Faraday rất xứng đáng với chức vụ đó và là ứng cử viên lý tưởng nhất. Khi Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia cử một số người đến gặp trưng cầu ý kiến của Faraday, ông nói: "Xin cho tôi được suy nghĩ kỹ đã".
Sáng sớm hôm sau họ lại đến nhà Faraday, mọi người rất hồi hộp đợi câu trả lời của ông, họ rất sợ ông từ chối lời mời của Viện. Một vị trong họ nói: "Thưa giáo sư Faraday, tôi hy vọng ngài nhận lời". Faraday mìm cười nói: "Nói thế hóa ra, ngài muốn bức tôi phải nhận chức vụ đó à?" "Vâng, đây là trách nhiệm không nên từ chối của ngài ạ!"
Lúc đó Faraday nói ra suy nghĩ của mình: "Lãnh đạo Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Anh không phải là chuyện đơn giản. Tôi là người ít giao tiếp, không quen nói, nếu làm chủ tịch e rằng rất không thích hợp."
Lúc này vợ Faraday bước tới nói: "Các ngài xem đấy, ông ấy đơn giản tới mức giống như một đứa trẻ lớn, có thể làm quân đoàn trưởng của một quân đoàn trẻ nhỏ, còn làm chủ tịch Viện e rằng khó làm được".
Cuối cùng Faraday quyết định: "Xem ra hãy cứ để cho tôi được làm một Faraday bình thường, nếu tôi nhận chức vụ chủ tịch Viện Hàn lâm có lẽ một năm sau tôi sợ không còn giữ được những tri thức thuần khiết của mình nữa".
Cho dù mọi người cố gắng khuyên giải nhưng Faraday vẫn không nhận lời, ông kiên quyết làm một Faraday bình thường. Suốt đời ông mang trong mình một trái tim trẻ thơ, với mọi người ông chân tình, hòa nhã, ông thường quấn một chiếc tạp dề cũ, dùng hai ống tay áo để làm thí nghiệm, thậm chí người đến tham quan còn hiểu nhầm ông là người làm tạp vụ.
Khi Faraday nhận làm giáo sư ở Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia, mỗi kỳ nghỉ hàng năm ông đều tổ chức giảng phổ cập khoa học cho thiếu niên nhi đồng. Mỗi lần ông tổ chức cứ nhộn nhịp như tết vậy, mọi người đều hết sức vui vẻ. Cha mẹ đưa các em tới hội trường chật cứng, cả ngoài hành lang các em cũng chen chúc đứng nghe. Chủ đề ông giới thiệu không thiếu lĩnh vực cơ bản nào, từ hóa học, thiên văn học, đến điện... cái gì cần nói ông đều nói. Mọi lý lẽ dù cao siêu đến đâu khi qua ông giảng giải đều trở nên đơn giản và cũng hết sức thú vị.
Hình thức giảng về khoa học như vậy ông đã thực hiện hiện được 19 năm. Các em nhỏ và các bậc phụ huynh đều rất thích, ngay cả 2 hoàng tử con của Nữ hoàng rất hâm mộ ông và cũng đến nghe. Bọn trẻ rất thích ông, mỗi khi cùng vợ đi nhà thờ về, bọn trẻ thường tụ tập ở bên đường để chào ông, hỏi thăm ông, có đứa sau khi cúi người chào ông rồi lại chạy qua đường tắt đón đầu đến trước mặt ông để chào lại lần nữa. Faraday thấy vật rất vui, vợ ông cũng âu yếm gọi là Quân đoàn trưởng quân đoàn trẻ con.Bạn bè Faraday đã thay ông xuất bản khoa học phổ cập tên gọi là "Câu chuyện cây nến", trong sách nói tại sao cây nến lại cháy được, cháy xong thì đi đâu mất... nội dung sinh động, hấp dẫn. Trong cuốn sách Faraday viết: Hy vọng thế hệ trẻ cũng giống như cây nến, có một chút ánh sáng, một chút nhiệt lượng, cống hiến sức mình cho sự nghiệp chung của nhân loại.
Cuộc đời Faraday là như vậy, ông đốt cháy mình, mang ánh sáng tặng cho mọi người. Ông hiến trọn đời mình cho công việc đi tìm chân lý, ông đã để lại rất nhiều di sản tri thức cho chúng ta. Ông là một nhà khoa học vĩ đại.

Chú thợ đóng sách nghèo ham học

.Ngay từ lúc còn nhỏ cậu bé Faraday đã tỏ ra thông minh và ham học. Một hôm thầy giáo rất ngạc nhiên thấy cậu học sinh Faraday đến lớp muộn, không mang theo cặp sách, vẻ mặt rầu rầu. Ông vội hỏi:”Có chuyện gì vậy, Faraday?”. Faraday nghẹn ngào nói không rõ tiếng:”Thưa thầy, con đến xin phép thầy thôi học để ở nhà trông em vì dạo này bố con không có việc, mẹ con phải đi giặt thuê kiếm tiền nuôi gia đình.” Người thầy xúc động bước lại gần cậu học trò nghèo đã nhiều lần bỏ học và bây giờ thì chắc sẽ phải thôi học hẳn. Ông đặt tay lên đôi vai gầy gò của Faraday và nói ”Hãy dũng cảm lên Faraday. Phải bỏ học nửa chừng như em là một điều đáng tiếc, nhưng em phải giữ vững lòng tin vào cuộc sống và luôn ghi nhớ những tấm gương hiếu học của người xưa. Cái khó là mài dũa ý chí cho bền…”

Faraday quyết tâm thực hiện lời khuyên chân tình của người thầy. Một thời gian sau, đời sống của gia đình càng khó khăn, bố Faraday đã dẫn cậu đến xin việc tại “Hiệu bán sách và đóng sách Ritô” ở London. Chủ cửa hàng cho cậu bé ở hẳn trong xưởng với điều kiện phải giúp ông ta mọi việc vặt trong nhà. Còn chú bé thì chỉ có một nguyện vọng duy nhất là buổi tối xong xuôi công việc, được phép đọc sách. Từ đó, cứ tối đến, một mình trong cái góc kín đáo của xưởng thợ dùng làm nơi ở, Faraday bắt đầu đọc sách. Nhưng trái với những cuốn sách thường đọc ở nhà như truyện thần thoại, mà theo lời khuyên của Ritô, cậu bé đọc các cuốn sách về khoa học. Cậu bé bắt đầu đọc cuốn “Những mẩu chuyện về hoá học của Mácxê. Vừa đọc đến trang đầu tiên, cậu bé đã ngạc nhiên “Thì ra không khí mà mọ người đang hít thở là một hỗn hợp gồm nhiều thứ khác nhau”. Và Faraday nhỏm dậy, cầm cây nến đi soi tìm một chậu nước và một cái cốc. Cậu thấy nghi hoặc những điều tác giả cuốn sách đã nói, vì vậy cậu quyết tâm đi làm lại một thí nghiệm đơn giản có hướng dẫn trong sách.Cậu gắn một mẩu nến lên cái nút bấc thả nổi trên mặt chậu nước rôi đánh diêm đốt cháy nến, úp cốc đậy kín cả nến và cái bấc. Ngọn lửa lụi dần rồi tắt! Cậu loay hoay đo mực nước trong cái cốc sau khi nến tắt và thấy rằng đúng là phần khí còn lại trong cốc chiếm khoảng bốn phần năm thể tích. Cậu bé vui sướng và reo lên khe khẽ. Thế là cậu lại vui sướng mở quyển sách và chăm chú đọc tiếp những trang hấp dẫn. Dưới ánh nến đỏ quạch đôi khi bị gió thổi tạt đi, cậu bé say sưa tìm lời giải đáp cho những thắc mắc của mình. Nếu ông Ritô không thức giấc nửa đêm và thúc đi ngủ thì cậu bé đã đọc sách đến sáng. Faraday tắt nến đi ngủ, trong lòng vẫn náo nức lạ thường: “Kỳ này phải cố để dành tiền mua ống thí nghiệm và một ít axit”

Từ đó, cứ tối đến cậu lại miệt mài đọc những cuốn sách khoa học và làm lại thí nghiệm nêu ra trong sách.

Trò ảo thuật

Có một lần, ngày chủ nhật về nhà chơi, Faraday gọi em gái và các bạn của em đến làm “ảo thuật” cho xem. Cậu lấy giấy cắt một số hình người ngộ nghĩnh đặt vào trong một cái hộp to, nắp đậy là một tấm thuỷ tinh trong suốt. “Anh đố các em dựng được những người bằng giấy này đứng lên nhảy múa đấy!”. Cả bọn trẻ ồ lên kinh ngạc và lắc đầu. Faraday cười, lấy một miếng dạ xát mạnh mấy cái lên bề mặt thuỷ tinh đậy nắp hộp. Những người bằng giấy lập tức đứng phắt dậy, bám vào mặt thuỷ tinh rồi lại rơi xuống và cứ tiếp tục như vậy cứ như nhảy múa thực sự. Mẹ cậu sợ hãi hỏi: “Ma quỷ hay sao vậy con?” Cậu lại cười: “Điện đấy mẹ ạ. Các nhà khoa học đã tìm ra: Khi họ xát dạ vào mặt thuỷ tinh hoặc nhựa thì sinh ra điện. Điện hút được các vật nhẹ cho nên nó làm cho các hình người bằng giấy nhẩy múa.”

Đó là Faraday đã tự tay làm lại các thí nghiệm đã trình bày trong cuốn “Đại bách khoa toàn thư Anh” mà cậu đọc được.

Được sự động viên của gia đình, ông Ritô và bạn bè, Faraday đã tranh thủ dự các lớp của “Hội triết học” tổ chức do ông giáo Tatum giảng. Anh thợ trẻ Faraday chăm chú nghe và ghi chép rất cẩn thận, sau đó đóng xén cẩn thận quyển vở ghi của mình. Anh hối hả trau dồi kiến thức để bù lại khoảng thời gian đã mất không được cắp sách đến trường của mình. Nhiều đêm Faraday thiếp đi trên bàn học, có lân anh ngủ gật trong giờ làm việc, các thợ bạn đã giúp anh đóng đủ số sách được giao. Ai cũng biết anh thiếu ngủ vì đêm nào cũng đọc sách tới khuya.

Lòng ham đọc sách của anh được giáo sư hoá học Humphry Davy, hội viên hội khoa học Hoàng gia Anh chú ý. Dù chỉ được số lương ít ỏi, Faraday hăng hái làm thư kí ghi chép cho nhà bác học Davy. Faraday không những ghi chép rất chính xác các ý tưởng khoa học của Davy mà còn tham gia đóng góp ý kiến và việc phân tích các số liệu thực nghiệm, nhận xét các kết luận khái quát của nhà bác học. Vị giáo sư ngày càng mến và tin Faraday. Ông đã hết sức vận động cho Faraday được nhận vào làm việc chính thức ở Hội khoa học Hoàng gia Anh. Cuối cùng, ngày 1-3-1813 anh thợ trẻ Faraday đã chính thức nhận làm làm phụ tá ở phòng thí nghiệm của Giáo sư Davy. Cuộc đời Faraday đã bước hẳn sang một trang mới.

Người phụ tá thí nghiệm 

Giáo sự Davy được viện hàn lâm khoa học Pháp mời sang thăm Châu Âu. Ông đề nghị Faraday di cùng với gia đình ông với tư cách là thư ký và phụ tá kiêm quản lý. Với lòng ham hiểu biết, Faraday vui vẻ nhận lời. Thế là anh phụ tá trẻ tuổi Faraday được may mắn tham gia vào các cuộc hội thảo khoa học nổi tiếng giữa giáo sư Davy với các nhà khoa học nổi tiếng như viện sĩ Ampere, giáo sư hoá học Cleman,…Anh giúp giáo sư Davy làm các thí nghiệm mới và sau đó viết báo cáo mô tả ngắn gọn và đầy đủ các thí nghiệm đã làm. Thói quen ghi chép tự học theo sách báo đã giúp anh rèn luyện khả năng viết báo cáo khoa học cô đọng, súc tích, chặt chẽ, khiến cho Davy hài lòng, khen ngợi, mặc dù bà vợ của ông vẫn coi Faraday như một kẻ làm công thấp hèn.

Ít lâu sau, một sự kiến đến với Faraday làm anh rất vui: anh được mời đến giảng ở lớp buổi tối của Hội triết học thay cho người thầy cũ-giáo sư Tatum đã già yếu. Một niềm vui quá lớn với Faraday, cách đây mấy năm anh còn ước ao đi dự những lớp học buổi tối. Thế mà giờ đây chính anh, một người thợ chưa học hết lớp hai tiểu học, lại lên giảng bài đầu tiên cho những thanh niên nghèo ham học khác. Anh đã dành hơn một tháng vào việc chuẩn bị bài giảng. Bài giảng đầu tiên của anh đạt kết quả rất tốt: anh vừa giảng, vừa thực hiện thí nghiệm. Cách nói gẫy gọn, mạch lạc và vốn hiểu biết sâu rộng của Faraday về nhiều vấn đề đã chinh phục lòng tin của mọi người.

Sau đó công việc ở phòng thí nghiệm lại thu hút anh hết cả thời gian. Không quản ngày đêm, anh giúp giáo sư Faraday thực hiện các đơn đặt hàng nghiên cứu, trong đó có đơn đặt hàng của Liên hiệp công ty than Anh quốc đặt hàng nghiên cứu về chiếc đèn mỏ an toàn. Thời ấy khí than là tai họa khủng khiếp của thợ mỏ. Những vụ nổ khí than làm sập hầm và vùi chết hàng trăm người. Faraday hết sức sốt sắng tạo mọi điều kiện thuận lợi để giáo sư Davy có thể hoàn thành công trình nghiên cứu nhanh chóng nhất. Có khi nửa đêm anh cũng sẵn sàng vùng dậy nếu như giáo sư Davy gọi anh chuẩn bị đồ thí nghiệm để kiểm tra một ý nghĩ nào đó mới nảy ra trong đầu ông. Và kết quả của những ngày làm việc căng thẳng là giáo sư đã rút ra được kết luận về nguyên tắc cấu tạo của chiếc đèn mỏ an toàn. Chiếc đèn khá tốt. Faraday đã giúp giáo sư làm thí nghiệm nhiều lần trong buồng chứa khí than. Song anh nghĩ rằng cần kiểm tra kĩ lưỡng hơn nữa và cải tiến cho tốt hơn để bảo đảm an toàn tính mạng cho công nhân. Tiếc thay giáo sư Davy quá tin ở tài năng của mình, khăng khăng giữ ý kiến là chiếc đèn đã đủ điều kiện an toàn để sản xuất hàng loạt và trang bị cho thợ mỏ. Vì tính mạng của những người thợ mỏ, Faraday đã không ngại mất lòng vị giáo sư đáng kính, anh đã kháng nghị lên Hội đồng khoa học Hoàng gia. Ý kiến của người phụ tá trẻ tuổi được chấp nhận. Sau hàng trăm lần thí nghiệm người ta đã tìm ra chỗ chưa tốt của chiếc đèn và hoàn chỉnh nó. Giáo sư Davy ban đầu tự ái, sau ông rất vui mừng về năng lực của người phụ tá của mình và quyết định giao hoàn toàn cho anh công việc phân tích những mẫu đá vôi mà có người đã nhờ giáo sư làm giúp. Và khi anh tỏ ra ngần ngại thì giáo sư cười và nói: “Không cần phải quá khiêm tốn, anh đã có đủ điều kiện làm việc độc lập rồi. Có thể tôi sẽ gửi bản báo cáo của anh cho đăng trên tờ tạp chí khoa học Hoàng gia”.


Ứng dụng

Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện. Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặt biệt trong các đầu máy, stato va roto của một động cơ điện 3 pha

Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang (chúng là các động cơ bước rất nhỏ)

Nguyên tắc họat động

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stato) và phần chuyển động (roto) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen.

Phần lớn các động cơ điện họat động theo nguyên lýđiện từ, nhưng loại động cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện ápcũng được sử dụng. Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào là có một lực cơ họctrên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường. Lực này theo mô tả của định luật Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cả với từ trường.

Phần lớn động cơ từ đều xoay nhưng cũng có động cơ tuyến tính. Trong động cơ xoay, phần chuyển động được gọi là roto , và phần đứng yên gọi là stato
 
Từ khoá:
Thêm chú thích: Faraday  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ ba, 17 Tháng sáu 2008, 10:19 PM
 

clip_image001.jpg Cha đẻ của khoa học cận đại

Galilê (1564 – 1642): Galilê là nhà thiên văn học, nhà vật lý học Italia. Lúc nhỏ gia đình nghèo, ông chưa học hết đại học, những ông vấn tự học 25 tuổi được mời làm giáo sư đại học. Đầu tiên ông đưa ra nguyên lý quán tính, khái niệm lực và gia tốc, là người mở đường cho lực học kinh điển và vật lý học thực nghiệm. Ông là người đầu tiên dùng kính viễn vọng quan sát các thiên thể, chứng minh và phát triển thuyết mặt trời là trung tâm vũ trụ của Côpecnich.

Ông được người đời sau mệnh danh là “ Cha đẻ của khoa học cận đại”.

1. Vật rơi tự do

Galilê là nhà khoa học nổi tiếng thời Cổ đại, ông sinh ra ở thành Pisa Italia. Suốt đời ông theo đuổi chân lý, hiến thân cho khoa học, dám giữ vững nguyên tắc của mình.

Khi còn đi học Galilê là một học sinh hay đặt ra câu hỏi, đối với những vấn đề hứng thú ông luôn tự tìm cách chứng minh. Có một thầy giáo đã đưa ra một câu hỏi hóc búa cho học sinh: Dùng một sợi dây vòng thành các hình khép kín khác nhau, thị hình nào có diện tích lớn nhất? Để tìm câu trả lời Galilê đã tìm một sợi dây vòng thành các hình như hình vuông, chữ nhật, hình tròn vv… cuối cùng ông phát hiện hình tròn là hình có diện tích lớn nhất trong các hình, ông còn dùng những kiến thức toán học của mình học được để chứng minh quan điểm này.

Thầy giáo của ông thấy sự chứng minh của Galilê như vậy hết sức vui mừng, cổ vũ ông học toán học.

Gallilê ngày càng có hứng thú với toán học, ông còn thường đọc một số sách của các nhà khoa học nổi tiếng, ông thích đọc sách của nhà triết học Arixtốt người Hy Lạp nhất, đồng thời ông còn thích tìm tòi thảo luận những nội dung trong sách. Ông dần dần phát hiện ra có rât nhiều vấn đề Arixtốt không có tư duy biện chứng chặt chẽ mà chỉ phán đoán thông qua cảm giác và kinh nghiệm.

Arixtốt cho rằng hai vật cùng đồng thời rời từ trên cao xuống, vật nặng rơi xuống trước, vật nhẹ rơi xuống sau. Glilê thì ngày càng nghi ngờ điều này, ông nghĩ: “Các cục đã băng rơi từ trên trời xuống , cục to cục nhỏ chẳng phải rơi xuống đất như nhau sao? Arixtốt sai hay ông sai?"

Về sau, Galilê trở thành giáo sư dạy toán tại trường Đại học pisa, ông đã đưa ra sự hoài nghi đối với học thuyết clip_image002.jpgcủa Arixtốt.

Các đồng sự của ông biết điều hoài nghi đó của ông đều bàn tán xôn xao, có người nói Arixtốt là nhân vật vĩ đại như vậy, lẽ nào quan điểm của ông lại sai được?

Đây chắc là muốn chơi trội. Lại có người nói Giáo hội và Giáo hoàng đều thừa nhận những điều Arixtốt nói là chân lý,Galilê lại dám nghi ngờ cả chân lý. Điên chắc. Nhưng Glilê không để ý những điều mọi người dị nghị, ông nghĩ cách dùng thực nghiệm để chứng minh sự đúng đắn của mình. Ông nhớ lại lúc nhỏ cùng các em trèo lên tháp Pisa chới trò ném đá xuống, mỗi lần ném một nắm đá xuống có hòn to hòn nhỏ, chúng đều cùng rơi xuống đất một lúc. Thế là ông quyết định phải lên tháp pisa để làm thực nghiệm, để cho tất cả mọi người đều nhìn thấy kết quả thực nghiệm.

Galilê dán quảng cáo trong thành phố, ông viết: “Trưa mai mời mọi người dến tháp nghiêng pisa xem thực nghiệm về vật rơi”. Tin được truyền đi, đúng trưa ngày hôm sau rất nhiều người đã kéo đến xem thực nghiệm, có người là nhà khoa học, có người chỉ là dân thường trong thành phố, có bạn bè của ông và có cả những người phản đối ông. Trong đám người đến xem vẫn có người cười ông, họ nói rằng có thằng ngốc mới tin rằng một chiếc lông gà và một viên đá cùng rơi xuống đất như nhau. Lúc đó Galilê hết sức tự tin vì rằng ông và các học sinh của ông đã làm thực nghiệm nhiều lần và mỗi lần đều chứng minh đúng.

Thực nghiệm bắt đầu, Galilê và học sinh của mình đặt hai quả cầu sắt to nhỏ khác nhau tương đối rõ rệt vào một cái hộp, đáy của hộp có thể mở ra được, chỉ cần kéo đáy hộp ra là hai viên cầu sắt trong hộp đồng thời tự do rơi xuống. Galilê và các học sinh của mình đưa hộp lên đỉnh tháp, mọi người đứng phía dưới đều chăm chú ngẩng đầu nhìn lên. Galilê đích thân kéo đáy hộp ra, mọi người nhìn thấy hai quả cầu sắt một to một nhỏ rơi xuống, tất cả đều nín thở.

clip_image003.jpg“Bịch” một tiếng, cả hai viên đồng thời rơi xuống đất mọi người đứng xem cùng reo lên, còn những người phản đối Galilê thì im lặng không nói gì. Thực tế mọi người nhìn thấy đã chứng minh:

Mọi vât thể rơi từ trên cao rơi xuống, thời gian rơi xuống không liên quan đến trọng lượng.
Điều đáng nói là năm 1969 các nhà du hành vũ trụ đã đặt chân lên mặt trăng, họ đã làm thực nghiệm, thả một chiếc lông vũ và một hòn đá cùng rơi xuống, kết quả chiếc lông và hòn đá cùng rơi xuống mặt trăng một lúc. Điều này đã nói cho biết nếu như không có lực đẩy của không khí, chiếc lông và hòn đá sẽ rơi xuống mặt đất cùng một lúc.

Câu chuyện nổi tiếng về thực nghiệm ở tháp nghiêng Pisa vẫn còn lưu truyền trên thế giới đến ngày nay, nó đã trở thành một giai thoại lịch sử khoa học.

2. Chuyện về kính viễn vọng

Vào mùa hè một năm nọ, Galilê nhận được thư của một người bạn gửi tới, trong thư có nói rằng: “Có một người Hà Lan chế tạo được một chiếc kính rất đặc biệt, hôm qua khi đi dạo bên bờ sông tôi đã gặp ông ta. Lúc ấy bên kia bờ sông có một cô gái rất đẹp, qua ống kính tôi đã nhìn thấy cô gái ấy, khuôn mặt cô rõ mồn một cứ như cô đang đứng ngay trước mặt tôi vậy. Tôi ngạc nhiên đến reo lên, tôi nghĩ rằng mình có thể sờ tay vào cô gái được, nhưng khi tôi với tay ra thì suýt ngã xuống sông, thì ra cô gái vẫn ở mãi tận bờ sông bên kia! Vì rằng ông ta không còn chiếc kính nào nữa nên không thể mua lại cho anh được.”

Galilê đọc đi đọc lại bức thư, mừng nhảy cẫng lên, ông nói: “Tôi cũng phải làm chiếc kính như thế! Tôi muốn nhìn tận mắt khuôn mặt của những người ở phía xa , có lẽ tôi còn muốn nhìn rõ cả khuôn mặt của những vì sao trên trời cao!”

Để làm được loại kính đặc biệt này Galilê đã tìm đọc các tài liệu có liên quan, sau đó suy nghĩ tìm tòi. Một mặt ông dùng bút vẽ trên giấy, một mặt dùng máy tính để tính toán. Mất đúng một đêm, cuối cùng ông đã tìm được cách làm ra chiếc kính này. Galilê muốn làm loại kính này, ông cần mua mấy chiếc phôi thấu kính để thử làm thiết bị có thể nhìn ra được, nhưng lục túi không thấy còn đồng nào, ông nói với người làm: “Lấy áo khoác của tôi đi đặt lấy tiền đi!” Người phục vụ gái không nỡ làm như vậy, liền lấy tiền riêng của mình để mua mây miếng phôi thấu kính.

Sau khi có vật liệu để làm rồi ông liền bắt tay vào mài kính. Về tính năng của thấu kính thì Galilê quá thuộc nhưng việc mài kính là rất công phu. Ông phải mất mấy ngày mới mài được hai miếng thấu kính, một thấu kính lồi, một thấu kính lõm. Ông lấy hai ống dài một to, một nhỏ để có thể lồng vào nhau được, ông gắn hai chiếc thấu kính lên hai chiếc ống đó, lúc này chỉ còn việc điều chỉnh cự ly của hai thấu kính là có thể đưa những vật từ xa lại gần và phóng đại nó lên. Galilê nâng cái ống kính đơn giản và kỳ lạ ấy lên ngắm cây mọc phía ngoài cửa sổ, ông điều chỉnh hai chiếc ống có gắn kính tức là điều chỉnh cự ly của hai thấu kính, khi điều chỉnh đến vị trí tốt nhất, Galilê bỗng đã nhìn thấy cái cây đứng từ xa nhỏ gần lại ngay trước mắt, có cảm giác như giơ tay ra là có thể sờ thấy được. Galilê đã thành công, đã làm được loại kính có thể nhìn xa này, ông vô cùng sung sướng! Ông quyết tâm tiếp tục cải tiến loại kính này để nó có thể nhìn xa hơn. Thế là ông lại bắt đầu thiết kế, tính toán, vẽ, mài thấu kính … Qua một mùa hè phấn đấu, hệ số phóng đại của thấu kính đã tăng lên từ 3 đến 9 lần. Sau này ông lại làm ra được chiếc kính phóng đại vật thể lên gấp 33 lần, loại kính này được mọi người gọi là “kính viễn vọng”. Bởi vì nó thực sự là kính viến vọng nên cho đến nay người ta vẫn gọi nó với cái tên như vậy.

Sau khi sản xuất thành công kính viễn vọng, tin truyền nhanh đi khắp Châu Âu, đã có nhiều người bỏ tiền mua kính của ông. Vì bộ phận quan trọng nhất của kính vọng là thấu kính, nên Galilê suốt ngày đêm ngồi mài kính, tuy như vậy nhưng kính ông làm ra vẫn không đủ để bán cho người cần.

Galilê sản xuất và cải tiến kính viễn vọng đồng thời bắt đầu dùng kính viễn vọng vào ứng dụng vào quan sát bầu trời, nó đặt nền móng cho ông nghiên cứu thiên văn học sau này.

clip_image004.jpg3. Chân lý tỏa sáng

Trên trời cao có vô vàn những vì sao, chúng xa xôi và thần bí. Ở thời đại Galilê sống, người ta tin rằng tất cả các vì sao trên bầu trời là đứng yên, bất động mà trung tâm là Trái đất. Đây chính là “Thuyết Trái đất là trung tâm của vũ trụ” mà mọi người công nhận lúc đó. Nhưng Galilê đã dùng kính viễn vọng quan sát thấy các thiên thể vận động. Ông viết trong sách của mình rằng: “Tất cả không phải là tĩnh tại, mặt trời đang quay, trái đất cũng đang quay. Trái đất không chỉ quay quanh mặt rời mà còn tự quay quanh mình nó theo một trục”.

Học thuyết của Galilê vừa ra đời đã xúc phạm đến Giáo hội, Giáo hội quy học thuyết của ông vào loại “Thuyết mặt trời là trung tâm vũ trụ”, được coi là học thuyết dị đoan. Giáo hội không muốn nhìn thấy có người đưa ra học thuyết khác với truyền thống, muốn mọi người mãi mãi tin rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ. Tòa án tôn giáo của Giáo hội gọi thẩm vẫn Galilê, Galilê nhận được sự cảnh cáo của Giáo hoàng, cấm ông tuyên truyền cho “Thuyết mặt trời là trung tâm của vũ trụ” dưới mọi hình thức.

Galilê bị đả kích, nhưng ông vẫn không quên công việc nghiên cứu của mình. Tốn mất thời gian 6 năm để hoàn thành cuốn sách của mình, nội dung bàn về hai quan điểm “Thuyết mặt trời là trung tâm của vũ trụ”“Thuyết Trái đất là trung tâm của vũ trụ”. Cuốn sách truyền bá tư tưởng mới, viết sinh động, khôi hài, sau khi xuất bản độc giả đã giành nhau mua hết ngay.

Những người phản đối Galilê đọc xong liền tiến hành công kích ông, nói rằng xuất bản cuốn sách này là vi phạm lệnh cấm và làm vấn đề trở nên càng ngày càng nghiêm trọng.

Như vậy sách vừa ra đời được nửa năm đã bị cấm bán. Giáo hoàng đã tin vào những lời miệt thị Galilê của một số người lòng dạ hẹp hòi, tòa thánh La Mã và vương quốc Tây Ban Nha cùng phối hợp đưa ra lời cảnh cáo, loại cảnh cáo này là một biện pháp vô cùng nghiêm khắc lúc bấy giờ.

Hai tháng sau tòa án Rome gửi trát đòi Galilê đến toà án thẩm vẫn. Mặc dù đã 69 tuổi, bệnh nằm liệt giường ông vẫn bị áp giải đến Rome.

Lúc đầu, Giáo hội chỉ định để Galilê thừa nhận việc ông tuyên truyền “Thuyết mặt trời là trung tâm của vũ trụ” là sai lầm đồng thời yêu cầu ông viết giấy đảm bảo sau này không tuyên truyền nữa. Nhưng Galilê không nhận tội, cũng không viết giấy bảo đảm, ông nói: “Những điều tôi viết trong sách dều là sự khách quan, tôi không hề clip_image005.jpgphản đối Giáo hoàng. Tôi có tội gì? Lẽ nào tôi lại phải che giấu chân lý, lừa dối mọi người? Lẽ nào tôi sẽ bị trừng phạt vì nói ra sự thật?”

Việc thẩm vấn kéo dài 5 tháng, sức khỏe của Galilê đã không chịu nổi, nhưng mỗi lần thẩm vẫn ông không hề tỏ ra hối hận về việc mình làm. Vì sức khỏe quá yếu, sau mỗi lần chịu thẩm vấn ông đều phải trở về bằng cáng. Tòa án Giáo hội thấy sức khỏe của ông thực sự không chịu nổi liền phán quyết: “Tội danh Galilê là đi ngược lại giáo lý tuyên truyền học thuyết dị đoan bị cầm từ chung thân.

clip_image006.jpgSau khi tòa án tuyên phạt, Galilê bị giam gần Rome, mất tự do. Cho dù là như vậy, đêm về Galilê vẫn kiên trì viết cho đến khi mắt bị hỏng ông không còn nhìn thấy ánh sáng nữa. Ông tin tưởng ánh sáng chân lý chắc chắn sẽ chiến thắng mọi thế lực đen tối. Sau đó không lâu Galilê đã trút hơi thở cuối cùng.

Hơn 300 năm sau, năm 1979 Tòa thánh La Mã đã công khai sửa cho Galilê. Giáo hoàng chính thức tuyên bố, phán quyết của Tòa thánh La Mã đối với Galilê là sai lầm nghiêm trọng. Lịch sử cuối cùng đã có pháp quyết công bằng đúng đắn đối với nhà khoa học vĩ đại này, tên tuổi của Galilê mãi mãi được loài người kính trọng.

"Tôi cho rằng trên thế giới này không gì đau khổ hơn là không có tri thức"
-- Galilê --


 
Thêm chú thích: Galilê  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ hai, 16 Tháng sáu 2008, 10:24 PM
 

ohm

TÓM TẮT
Nhà vật lý người Đức, nổi tiếng với những nghiên cứu về dòng điện, cha đẻ của định luật Ohm.
· Ông sinh ngày 16.03.1787 tại Erlangen, Đức và tốt nghiệp Đại học Erlangen.
· Từ năm 1833 đến 1849, Ohm là giám đốc Viện Kỹ thuật Nuremberg.
· Từ năm 1852 cho đến khi mất, Ohm là giáo sư vật lý thực nghiệm trường đại học Munich.
· Ông là người đã phát minh ra định luật nổi tiếng mang tên ông (định luật Ohm) nêu lên mối tương quan giữa cường độ dòng điện và điện trở.
· Tên ông cũng được đặt cho tên đơn vị do điện trở. Ohm mất ngày 06.07.1854 tại Munich.
TI U S
-Ông sinh ra trong một gia đình có cha làm nghề thợ khóa và mẹ là con của một thợ may. Tuy cha mẹ ông không được đào tạo chính quy nhưng cha ông nổi tiếng với khả năng tự học và đã đạt đến trình độ cao. Chính cha của Ohm là người đã dạy cho ông những nền tảng kiến thức từ cơ bản đến nâng cao trong Tóan học, Vật lý, Hóa học và Triết học.
-Năm 1805 ông nhập học trường đại học Erlangen khi ông 15 tuổi. Thay vì tập trung cho việc học ông đã bỏ phí nhiều thời gian để vui chơi. Giận dữ vối sự sao nhãng của con mình, cha của Ohm đã gửi ông sang Thụy Sỹ. Tại đây vào năm 1806 ông đã đảm nhận vai trò giáo viên tại 1 trường học ở Gottstadt bei Nydau.
-Năm 1809 ông trở thành 1 gia sư riêng ở Neuchâte và vẫn tiếp tục việc nghiên cứu Tóan học của mình cho đến năm 1811, ông quay trở lại trường Đại học Erlangen.
-Ngày 25/11/1811, ông nhận bằng Tiến sĩ của ĐH Erlangen and trở thành 1 giảng viên môn Tóan.
-Sau 3 học kì, ông rời ĐH Erlagen và đến dạy ở 1 ngôi trường nghèo nàn ở Bamberg. Không thỏa mãn với công việc ở đây, ông đã tập trung viết 1 cuốn sách về Hình học. Ohm gửi cuốn sách này đến nhà vua Wilhelm III của nước Phổ. Hài lòng với cuốn sách này, nhà vua mời Ohm đến dạy ở trưởng Jesuit Gymnasium vào ngày 11/09/1817. Tại đây ông giảng dạy môn Tóan và Vật lý. Ông đã có cơ hội thí nghiệm nhiều trong môn Vật lý với những trang thiết bị tại đây.
-Ông đến trường Bách khoa Nuremberg năm 1833, đến năm 1852 trở thành giáo sư về Vật lý tại ĐH Munich và qua đời tại đây.

OHM’S LAW
Định luật Ohm, là một định luật vật lý, đặt tên theo Georg Ohm[1], gần đúng cho một số vật dẫn điện, gọi là thiết bị Ohm. Với các vật này, định luật Ohm nói rằng hiệu điện thế, V, trên hai đầu vật dẫn luôn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện, I, với hằng số tỷ lệ, R, không phụ thuộc vào hiệu điện thế (tại một điều kiện môi trường, ví dụ nhiệt độ, ổn định):

V = I R
Hằng số R lúc đó đúng bằng
điện trở của vật dẫn, theo định nghĩa của điện trở. Nói cách khác, thiết bị Ohm có điện trở không phụ thuộc hiệu điện thế.
Đa số các kim loại và nhiều vật liệu dẫn điện khác tuân thủ định luật Ohm một cách gần đúng.
Chú ý: Theo định nghĩa điện trở R luôn bằng V / I. Nhưng với các thiết bị không có tính chất Ohm, R thay đổi theo V và không phải là hằng số. Để kiểm tra một thiết bị có tính chất Ohm hay không, vẽ đồ thị liên hệ VI.
Thí nghiệm trên một mẩu kim loại cho thấy hiệu điện thế tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện một cách gần đúng.

Dạng vi phân

Ở dạng
vi phân, định luật Ohm liên hệ giữa cường độ điện trường, E, với mật độ dòng điện, j, và điện trở suất, ρ:
E = j ρ

Dòng xoay chiều

Với dòng điện xoay chiều, một thiết bị Ohm sẽ tuân theo định luật Ohm như sau:

V = I Z

với Ztrở kháng tại tần số của hiệu điện thế, không phụ thuộc vào độ lớn của hiệu điện thế.

1 Ðịnh luật Ohm cho đoạn mạch đồng chất

1. Nếu trạng thái của vật dẫn đồng chất không biến đổi (chẳng hạn, nhiệt độ của nó không đổi) thì đối với mỗi vật dẫn, thí nghiệm chứng tỏ có một sự phụ thuộc đơn giá giữa hiệu điện thế U ở hai đầu vật dẫn và cường độ dòng điện I qua nó:
Ðộ dẫn điện và điện trở phụ thuộc vào chất làm vật dẫn, vào kích thước và hình dạng cũng như vào trạng thái của vật dẫn.

2. Ðiện trở

Ðường đặc trưng Volt-Ampère của loại vật dẫn này là đường thẳng, nhưng nó chứa đựng một nội dung mới, vượt quá khuôn khổ của định luật Ohm. Như vậy trong trường hợp tổng quát, I không phụ thuộc tuyến tính vào U, và điện trở của môi trường, không phải là hằng số. Ðường đặc trưng Volt-Ampère của những môi trường như vậy nói chung là những đường cong.
Trong hệ SI, đơn vị điện trở là Ohm ((). Ohm là điện trở của một vật dẫn sao cho khi hai đầu vật dẫn có hiệu điện thế không đổi 1 Vol thì trong vật dẫn có dòng điện cường độ 1 ampe chạy qua:

1 Ohm (W)= 1Vol (V) / 1 ampe (A)

3 Ðiện trở của vật dẫn hình trụ, đồng chất

Trên đây, ta đã nói rằng điện trở của vật dẫn phụ thuộc hình dạng, kích thước và bản chất của nó. Sự phụ thuộc này đặc biệt đơn giản nếu vật dẫn là đồng chất và có dạng hình trụ, tiết diện ngang đều, khi đó:

4. Ðiện trở phụ thuộc nhiệt độ .

Ðiện trở suất của một chất phụ thuộc vào trạng thái của nó, cụ thể là nhiệt độ. Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ đặc trưng bằng hệ số nhiệt điện trở của vật liệu.
Chúng ta nên chú ý đến một số hợp kim có hệ số nhiệt điện trở ( rất nhỏ, như Công xtan và Manganin. Ðiện trở của chúng hầu như không phụ thuộc nhiệt độ. Người ta dùng những hợp kim ấy để làm các điện trở mẫu mà giá trị ít bị thay đổi bởi nhiệt độ.
Sự phụ thuộc của điện trở kim loại vào nhiệt độ được dùng vào những thiết bị đo lường và thiết bị tự động. Nhiệt kế điện trở là một trong những ứng dụng đó. Trong nhiệt kế điện trở, người ta đo điện trở của nhiệt kế rồi suy ra nhiệt độ của nó.

5. Ðo hiệu điện thế bằng điện kế.

Như vậy, để đo hiệu điện thế ở hai đầu a và b của một đoạn mạch điện, ta cần mắc vol kế song song với đoạn mạch đó. Muốn cho cường độ dòng điện và hiệu điện thế trên đoạn mạch cần đo không bị thay đổi nhiều khi ta mắc vol kế vào mạch, thì dòng điện I qua vol kế phải nhỏ so với dòng điện trong mạch, nghĩa là điện trở g của vol kế phải lớn so với điện trở R của đoạn mạch ab.

6. Dạng vi phân của định luật Ohm.

Ðịnh luật Ohm (13.9) và công thức (13.11) cho phép ta tìm cường độ dòng điện trong các vật dẫn hình trụ và nói chung trong mọi trường hợp khi ống dòng có dạng hình trụ, tiết diện không đổi. Tuy nhiên, có những trường hợp phải tính điện trở và cường độ dòng điện trong các môi trường trong đó ống dòng không có dạng hình trụ. Khi đó ta phải áp dụng định luật Ohm viết dưới dạng vi phân.
trong đó vectơ mật độ dòng và vectơ cường độ điện trường được xét tại cùng một điểm trong vật dẫn. Biểu thức (13.14) là định luật Ohm trong đoạn mạch đồng chất viết dưới dạng vi phân. Nó chứa những đại lượng đặc trưng cho trạng thái điện tại từng điểm một.

SUẤT ÐIỆN ÐỘNG - ÐỊNH LUẬT OHM TỔNG QUÁT .

1 Khái niệm trường lực lạ - Ðịnh luật Ohm tổng quát dạng vi phân.

1. Ở đầu chương, chúng ta đã biết trường lực Coulomb (trường tĩnh điện) không tạo ra được dòng điện không đổi. Muốn duy trì dòng điện, ta cần tác dụng lên điện tích các lực có bản chất khác với lực Coulomb. Những lực này gọi là các lực lạ. Nếu lực Coulomb gây ra sự kết hợp các điện tích trái dấu và dẫn đến sự cân bằng điện thế trong vật dẫn, làm cho điện trường trong nó bị triệt tiêu, thì lực lạ có khả năng tách các điện tích trái dấu và duy trì sự chênh lệch điện thế ở các điểm trong vật dẫn, nghĩa là tạo ra chênh lệch điện thế trong vật dẫn. Ta đã biết nguồn điện duy trì dòng điện, bởi vì trong nguồn điện có tồn tại trường lực lạ (không phải là trường tỉnh điện). Trường lực lạ có thể được tạo ra nhờ các quá trình hóa học, tại một lớp mỏng ở mặt các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện phân (pin ắc qui), nhờ lực nén của khí êlectron tại chỗ nối (pin nhiệt điện); nhờ sự khuếch tán điện tích trong môi trường không đồng chất hoặc sự khuếch tán điện tích tại chỗ tiếp xúc của hai chất khác nhau (hiệu điện thế tiếp xúc); nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra điện trường xoáy... Trong tất cả các trường hợp này, ta đều thấy có sự biến đổi năng lượng từ một dạng nào đó sang năng lượng điện trường.
Tích phân theo độ dài đoạn mạch từ 1 đến 2 và để ý rằng cường độ dòng điện I không đổi, ta có

Kết quả này trùng với định luật Ohm cho đoạn mạch đồng chất (13.9). Ðến đây, ta hiểu rằng nếu đoạn mạch không đồng chất, sẽ xuất hiện suất điện động. Sự không đồng chất của đoạn mạch có thể là do trên đoạn mạch đó có vật dẫn loại một (kim loại) và loại hai (dung dịch điện phân) tiếp xúc với nhau; cũng có thể hiểu theo nghĩa rộng hơn, là dọc theo đoạn mạch có chênh lệch nhiệt độ làm cho đoạn mạch không cùng một trạng thái.
Khi vận dụng định luật Ohm tổng quát (13.20), cần lưu ý rằng nó chỉ áp dụng cho đoạn mạch mà trên suốt đoạn mạch đó, dòng điện có cùng một giá trị I ở mọi điểm, và nếu chưa biết chiều dòng điện thì ta tuỳ ý chọn chiều dòng điện cho đoạn mạch. Giữa hai điểm ngoài cùng của đoạn mạch, điểm 1 và 2 chẳng hạn, ta tuỳ ý chọn chiều đi. Nếu đi trên đoạn mạch đó từ 1 đến 2 thì khi đó điểm 1 là điểm đầu, và điểm 2 là điểm cuối đường đi. Sau khi đã chọn chiều dòng điện (nếu cần thiết) và chọn chiều tiến trên đoạn mạch thì ta thực hiện các bước và các qui ước về dấu sau đây:
- Lấy điện thế điểm đầu trừ điện thế điểm cuối đường đi.
- Suất điện động nhận dấu dương nếu ta đi qua nguồn từ cực âm sang cực dương của nguồn điện. Dòng điện I nhận dấu dương nếu nó hướng theo chiều tiến. Nếu sau khi tính tóan cường độ dòng điện có giá trị âm thì chiều thật của dòng điện trên đoạn mạch ngược với chiều dòng điện giả định ở trên.

2 . Ðịnh luật Ohm cho một mạch kín.

3. Suất điện động.

trong đó r là khoảng cách từ trục đĩa đến vị trí một êlectron tự do nào đó

OHM

Ohm, Ôm, kí hiệu Ω, đơn vị đo điện trở R (X, Z) trong hệ SI, đặt tên theo nhà Vật lí ĐứcGeorg Simon Ohm, ngoài đơn vị này ra còn có Định luật Ohm.

Định nghĩa

Điện trở R đặt giữa hiệu điện thế U = 1 V, cường độ dòng điện chạy qua I = 1 A thì có giá trị là 1 Ohm (Ω).

Các ướ c s ố -b ộ i s ố trong SI

Bội số

Tên gọi

Ký hiệu

Ước số

Tên gọi

Ký hiệu

100

Ohm

Ω




101

đêca Ohm

daΩ

10–1

đêxi Ohm

102

héctô Ohm

10–2

xenti Ohm

103

kilô Ohm

10–3

mili Ohm

106

mêga Ohm

10–6

micrô Ohm

µΩ

109

giga Ohm

10–9

nanô Ohm

1012

têra Ohm

10–12

picô Ohm

1015

pêta Ohm

10–15

femtô Ohm

1018

êxa Ohm

10–18

atô Ohm

1021

zêta Ohm

10–21

zeptô Ohm

1024

yôta Ohm

10–24

yóctô Ohm


 
Từ khoá:
Thêm chú thích: Georg Simon Ohm  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ hai, 16 Tháng sáu 2008, 10:24 PM
 

JAMES CLERK MAXWELL (1831-1879) - người xây dựng lý thuyết về điện từ trường

       Maxwell là nhà Vật Lý kiệt suất người Anh nhưng chỉ sống tới 48 tuổi. Trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học, ông đã để lại những cống hiến không bao giờ phai mờ. Đó là lý thuyết về màu sắc, vật lý thống kê về nhiệt lượng học, lý luận điện từ trường, và cả việc xây dựng phòng thí nghiệm Canvendish (1731-1810)…

     Thành tựu của ông có thể sánh cùng với những thành tựu của Einstein. Thành tựu nổi bật nhất của ông là xây dựng nên lý thuyết hoàn chỉnh của điện từ trường - thành quả lý luận chủ yếu nhất của Lịch sử vật lý giai đoạn từ Newton (với trừơng lực hấp dẫn) tới Einstein (với lý thuyết tương đối). Đúng như nhà vật lý nổi tiếng Max Planck (1858-1947) người Đức đã nói :” Tên tuổi của J.C Maxwell mãi mãi lấp lánh trên cánh cửa lớn của thế giới vật lý học kinh điển”.

 

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: JAMES CLERK MAXWELL  
HÌnh đại diện Phạm Thị Ngọc Phương
Bởi Phạm Thị Ngọc Phương - Thứ hai, 16 Tháng sáu 2008, 10:24 PM
 

joule

James Prescott Joule, là một nhà vật lí người Anh (đồng thời làm nghề ủ rượu), được sinh ra ngày 24/12/1818 ở Salford, Lancashire, mất ngày 11/10/1889.

Là con trai của Benjamin Joule (1784–1858), một người thợ ủ rược giàu có, Joule được dạy kèm tại nhà cho đến năm 1834, ông cùng anh trai Benjamin của mình được gửi vào học với John Dalton tại Hội Văn chương và Tríêt học Manchester . Cả hai anh em chỉ được đào tạo đại số và hình học trong vỏn vẹn hai nămtrước khi Dalton bị buộc phải nghỉ hưu vì một cơn đột khuỵ. Tuy nhiên, những ảnh hưởng của Dalton đã tạo nên một ấn tượng lâu bền cũng giống như cộng sự của ông, nhà hoá học William Henry and hai kĩ sư của Manchester Peter Ewart và Eaton Hodgkinson đã làm. Về sau cùng, Joule nhận sự dẫn dắt của John Davies. Joule bị cuốn hút vào khái niệm “dòng điện”. Ông và anh trai đã thử làm thí nghiệm nhiều lần bằng cách kích điện vào nhau và vào những người làm trong gia đình.

Joule trở thành chủ xưởng rượu và giữ vai trò chủ chốt cho đến khi ông bán toàn bộ doanh nghiệp của mình năm 1854. Khoa học là một sở thích nhưng ông sớm bắt tay vào xem xét tính khả thi của việc thay thế máy hơi nứơc trong xưởng rượu bằng động cơ điện mà ông mới sáng chế. Năm 1838, bản phác thảo đầu tiên của ông được trình lên tờ Annals of Electricity, một tập san khoa học mà cha đẻ của nó chính là những đồng nghiệp của Davies William Sturgeon.

Ông tìm ra định luật Joule năm 1840 và mong mỏi sẽ gây được ấn tượng đối với Hội đồng Hoàng Gia nhưng cuối cùng ông nhận ra rằng ông đã bị xem thường và đánh giá thấp như kẻ tài tử quê mùa. Khi Sturgeon chuyển đến Manchester năm 1840, Joule và Sturgeon đã trở thành nhân vật trung tâm trong giới trí thức thành phố. Cặp đôi này đã chia sẻ những quan điểm tương đồng rằng khoa học và thuyết thần học có thể và nên được kết hợp với nhau. Joule tiếp tục việc thuyết giảng tại Viện bảo tàng Hoàng gia Victoria về Khoa học ứng dụng do Sturgeon quản lí.

Thuyết nhiệt học:

James Joule đã dần nhận ra việc đốt một pao than đá trong máy hơi nước sẽ hiệu quả hơn gấp 5 lần so với 1 pound kẽm. Bị ảnh hưởng bởi cách nghĩ của Franz Aepinus,Joule cố gắng giải thích những hiện tượng về dòng điện và từ tính xét với những nguyên tử bị bao quanh bởi ê-te nhiệt trong tình trạng dao động.

Tuy vậy, niềm đam mê của Joule lại xúât phát từmột câu hỏi kinh tế rằng một công việc có thể chiếm bao nhiêu từ nguồn nguyên liệu được cung cấp, dẫn dắt ông vào những nghiên cứu về khả năng hoán chuyển của các dạng năng lượng. Năm 1843 ông đưa ra được những kết quả cho thấy những ảnh hưởng của việc đun nóng mà ông đã trù liệu năm 1841 chính bởi sự tồn tại của những lớp hơi nóng trong dây dẫn mà không lan sang những phần khác của thiết bị. Đó là một thử thách trực tiếp đối với thuyết nhiệt học vốn cho rằng nhiệt không thể được tạo nên hay bị làm cho biến mất. Thuyết nhiệt học đã vượt hẳn những cách nghĩ xưa cũ trong nghiên cứu nhiệt học từ khi nó được Antonie Lavoisier chứng minh năm1783. Uy tín của Lavoisier và thành công trên thực tế của thuýêtNhiệt học dựa trên động cơ nhiệt do Sadi Carnot tìm ra năm 1824 bảo đảm cho Joule. Những người ủng hộ thuyết nhiệt học sẵng sàng làm rõ tính đối xứng của nhửng ảnh hưởng Peltier-Seebeck từ đó có cơ sở để tuyên bố rằng nhiệt và dòng điện có sự chuyển hoá lẫn nhau bằng một quá trình thuật nghịch.

Đương lượng nhiệt của công
Nhờ hệ thống máy nhiệt của Joule năm 1845, Joule tìm ra thứ ngôn ngữ của vis viva (năng lượng).
Những thí nghiệm và phép đo bổ sung của Joule đã dẫn dắt ông đến việc ước lượng đương lượng nhiệt của công làm tăng nhiệt của một pound nước thêm một độ F là khoảng 838 ft·lbf. Ông công bố kết quả này tại cuộc họp của nhóm chuyên trách Hoá học thuộc Tổ chức Tiến bộ Khoa học Anh tại Cork năm 1843 và nhận lại được không gì ngoài sự im hơi lặng tiếng.
Joule vẫn không nản lòng và bắt tay vào tìm kíêm những chứng minh về mặt cơ học cho ý kiến của mình rằng công có thể chuyển hoá thành nhiệt. Bằng cách cho nước đi qua một xi-lanh đã đục lỗ, ông có thể đo được những tăng giảm nhiệt độ tinh vi nhất của chất lỏng.
Ông nhận được kết quả đương lượng khoảng 770 ft·lbf/Btu (4.14 J/cal). Sự thật cho thấy rằng giá trị mà ông có từ những phương tiện điện tử hay cơ khí với Joule đếu có điểm chung về cường độ, buộc phải có chứng thực tế thể hiện chuyển hoá từ công thành nhiệt.
Joule thử nghiệm đến quá trình thứ ba. Ông đo lượng nhiệt sinh ra chống lại công nén gas.
Ông thu kết quả đượng nhiệt là 823 ft·lbf/Btu(4.43 J/cal).Trong nhiều cách, thực nghiệm chỉ ra mục tiêu dễ dàng nhất cho sự nhận xét của Joule nhưng ông đã tiên liệu trứơc sự đối nghịch thể hiện trong những thực nghiệm tinh vi hơn.
Tuy nhiên, dự án của ông đã bị Hội Đồng Hoàng Gia bãi bỏ và ông phải t ạm bằng lòng với việc cho xuất bản thành quả của mình trên tờ Tríêt học. Trong đó, ông quả quyết tin vào lập lựân về sự thất thoát năng lượng của Carnot và Émile Clapeyron. Nhưng những động cơ về mặt lí thuyếtdần trỡ thành bằng chứng: “Tôi cho rằng ý thuyết này đối nghịch với những triết lý chủ chốt đã được đề ra vì nó dẫn đến kết luận rằng năng lượng có thể bị triệt tiêu do cách bố trí không chính xác trong bộ thực nghiệm. Vì đó, ông Clapeyron đưa ra suy luận rằng nhiệt độ của lửatừ 1000°C đến 2000°C cao hơn so với nồi đun, vậy có nghĩa là có một lượng lớn năng lượng thất thoát trong quá trình truyền nhiệt từ lò luyện đến nồi đun. “Tin rằng năng lượng để triệt tiêu là từ một mình tự nhiên, tôi khẳng định ... bất kì lý thuyết nào, khi thực nghiệm, đòi hỏi sự triệt tiêu lực, là một sai lầm cần thiết phải có.”
Bộ dụng cụ thí nghiệm của Joule sử dụng trong đo đạc đương lượng nhiệt của công. Năm 1845, Joule có một bài thuyết trình về những nghiên cứu đương lượng nhiệt của công trước cuộc họp của hội đồng Anh tại Cambridge. Ông báo cáo về những thí nghiệm được quan tâm nhất liên quan đến việc sử dụng trọng lực để tiện một bánh guồng được đặt trong một thùng đã phủ lớp cách ly chứa nước sau này được đo và thấy rõ sự tăng nhiệt độ. Ông ước lượng đương lượng nhiệt của công khoảng 819 ft·lbf/Btu
(4.41 J/cal).
Năm 1850, Joule hoàn thành và cho công bố những kết quả đo tinh vi hơn khoảng 772.692 ft·lbf/Btu (4.159 J/cal), gần hơn với con số được ứơc lượng ở thế kỷ 20.
Joule đã có một cuộc đấu tranh giành quyền lợi với Mayer về thuyết đương lượng nhiệt.
Ban đầu, việc làm của Joule đã gặp phải nhiều sự chống đối, chủ yếu bắt nguồn từ sự cần thiết phải có số liệu đo lường cực kì chính xác. Ông cam đoan có thể đo nhiệt độ chính xác đến 1 phần 200 độ Fahrenheit. Sự chính xác này chắc chắn rất khó có được trong các thí nghiệm vật lí ở thời của ông, tuy nhiên những kẻ nghi ngờ ông đã không hề quan tâm tới nghệ thuật điều chế và khả năng nắm bắt nguyên lí thực hành của ông. Ông cũng đã nhận được sự trợ giúp của một nhà chế tạo công cụ khoa học John Benjamin Dancer.
Joule đã tìm đến những người đi trước có đồng quan điểm nhưFrancis Bacon, Sir Isaac Newton, John Locke, Benjamin Thompson, Count Rumford và Sir Humphry Davy. Dù các quan điểm đều có lí, Joule quyết định ước lượng một giá trị cho đương l ượng nhiệt của công là 1034 foot-pound theo những số liệu trước đó của Rumford. Nhiều tác giả hiện đại đã chỉ trích cách giả quyết này, vì theo họ các thí nghiệm của Rumford đã không chỉ ra các số liệu có hệ thống. Trong một ghi chú riêng của mình, Joule đã nói rằng những số liệu của Mayer không hề chính xác hơn Rumford, hy vọng Mayer không tiên liệu được việc làm của mình.

Nhưng rồi, tại Đức, Hermann Helmholtz đã chú ý đến cả thành quả của Joule lẫn những thành quả tương tự năm 1842 của Julius Robert von Mayer. Dù cả hai người đều đã bị bỏ mặc không quan tâm đến từ khi họ chính thức cho ra mắt thành quả, nhưng nhờ lời tuyên bố xác đáng của Helmholtz năm 1847, thành quả của họ đã đều được công nhận.


Thuyết động lực học:
Cũng vào năm 1847, một phát biểu khác của Joule tại Hội liên hiệp Anh ở Oxford cũng đã thu hút sự chú ý của George Gabriel Stokes, Michael Faraday, và William Thomson, sau là Lord Kelvin, người vừa được chỉ định làm giáo sư ở trường Đại học Glasgow. Stokes đã “quyết trở thành người ủng hộ Joule”, còn Faraday “đã rất ấn tượng” dù vẫn còn mang nhiều nghi vấn. Thomson đã có để ý tới nhưng chưa hoàn toàn tin tưởng.
Một cách vô tình, Thomson và Joule sau đó đã gặp lại nhau cũng vào năm đó tại Chamonix. Joule cưới Amelia Grimes ngày 18 tháng 8 và họ đã hưởng tuần trăng mật. Bỏ mặc niềm vui hôn nhân, Joule và Thomson đã sắp xếp thực hiện một thí nghiệm vài ngày sau đó, để đo sự chênh lệch nhiệt độ ở đầu và cuối thác Cascade de Sallanches, nhưng việc này đã không thành công.
Dù Thomson nghĩ rằng những kết quả của Joule cần phải có lí giải về mặt lí thuyết, ông cũng đã hết mình bảo vệ nó tại trường Carnot-Clapeyron. Trong báo cáo năm 1848 của ông về nhiệt độ xác định, Thomson đã viết:

... sự biến đổi của nhiệt (hoặc hoạt động toả nhiệt) thành cơ năng là gần như không thể xảy ra, chắc chắn chưa được phát hiện.

Nhưng một ghi chú nhỏ đã báo hiệu những nghi ngờ đầu tiên của ông về nguyên lí toả nhiệt, nói về “những phát kiến rất đáng lưu ý” của Joule. Thật đáng ngạc nhiên, dù Thomson không gửi một bản của báo cáo cho Joule nhưng Joule đã đọc được. Ông viết cho Thomson vào ngày 6 tháng 10, tuyên bố rằng những nghiên cứu của ông đã thể hiện sự biến đổi của nhiệt thành các tác dụng khác, nhưng ông đang muốn thực hiện thêm các thí nghiệm. Thomson trả lời vào ngày 27, rằng ông cũng đã lên kế hoạch cho thí nghiệm riêng của mình và mong đạt được sự thống nhất của hai người. Dù Thomson không thực hiện một thí nghiệm nào, nhưng trong vòng hai năm tiếp đó ông ngày càng cảm thấy thiếu niềm tin với các định luật của Carnot và tin tưởng vào địnhluật của Joule. Trong các báo cáo của ông năm 1851, Thomson đã quyết định không đi xa hơn việc thoả hiệp và tuyên bố “toàn bộ định luật về khả năng của nhiệt đã được nhắc đến trong hai lời tuyên bố, theo như Joule, và Carnot và Clausius.”
Ngay sau khi đọc được báo cáo, Joule đã viết thư cho Thomson để nhận xét và đặt nhiều câu hỏi. Từ đó bắt đầu một cuộc hợp tác đầy thành quả của hai người, Joule thực hiện các thí nghiệm, Thomson nghiên cứu, phân tích các kết quả và yêu cầu các thí nghiệm khác. Sự hợp tác kéo dài từ năm 1852 đến năm 1856, đã dẫn đến sự ra đời của kết quả Joule-Thomson, và những thành quả được tuyên bố đã giúp công việc của Joule và thuyết động lực học được rộng rãi công nhận.
Joule là học trò của Dalton, vì vậy ông đã có một niềm tin chắc chắn vào thuyết nguyên tử, dù rất nhiều nhà khoa học thời ông vẫn còn nghi ngờ. Ông cũng là một trong số ít người quan tâm đến những thành quả của John Herapath về thuyết động lực học đối với khí gas. Sau đó, ông cũng đã bị ảnh hưởng bởi các báo cáo của Peter Ewart năm 1813 về các số liệu của các lực động.
Joule đã thấu hiểu được mối quan hệ giữa các khám phá của ông và thuyết động lực học của nhiệt. Các sách vở ghi lại thí nghiệm của ông cho thấy ràng ông tin nhiệt là một dạng xoay vòng, hơn là chuyển dịch.

Joule mất tại nhà ở Sale và được chôn cất tại nghĩa trang Brooklands . Bia mộ của ông được khắc con số "772.55", số liệu mà ông đã đưa ra trong thuyết sự tương đương cơ học của nhiệt năm 1878, cùng lời trích dẫn trong Cẩm nang của John, "Tôi phải hoàn thành công việc mà anh ấy đã gửi lại cho tôi, khi không một ai có thể làm được."

Xác minh bằng thực nghiệm định luật bảo toàn năng lượng.

Bộ dụng cụ dùng để làm thí nghiệm về đương lượng nhiệt của công của James Prescott Joule.

Làm việc chung vớiLord Kelvin để phát triển thang đo nhiệt độ nguyên chất, nghiên cứu về hiện tượng từ gỉao.

Xác định đương lượng nhiệt của công.

Cùng với các nhà bác học Nga Lenze phát hiện mối liên hệ giữa nhiệt và dòng điện chạy qua từđóthiết lập định luật tính nhiệt lượng toả ra từ một đoạn dây có dòng điện chạy qua ( định luật Joule-Lenze).

Cùng Thomxơn (W. Thomson) tìm ra hiệu ứng mang tên hai ông ( thuyết động lực học).

Thínghiệm của Thomson vàJoule

Vận dụng thuyết động học chất khí để giải thích định luật Bôi-Mariôt (Boyle - Mariotte) tính vận tốc trung bình của phân tử khí.

Định nghĩa:định luật xác định nhiệt lượng Q toả ra trong dây dẫn khi có dòng điện chạy qua, Q tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.

Ứng dụng: là cơ sở để tính nhiệt lượng toả ra trong các dụng cụ và máy móc sử dụng nhiệt của dòng điện, như bàn là, bếp điện, lò điện, vv.

Nguồn gốc: định luật Joule do nhà vật lí Anh J. P. Joule phát hiện năm 1841 và được gọi theo tên ông.

Công thức:

Q = I2R.t

Với Q là nhiệt lượng toả ra; R là điện trở của vật dẫn; I là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn và t là thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn.

Người ta đã lấy tên ông Joule đặt cho đơn vị công (Ký hiệu là J).

Trở thành hội viên của Hội đồng Hoàng gia (1850);

Nhận huy chương hoàng gia (1852);

Nhận huy chương Copley (1870);

Trở thành chủ tịch Hội Văn chương và Tríêt học Manchester (1860);

Trở thành chủ tịch Tổ chức Tiến bộ Khoa học Anh (1872);

LL.D., Bộ ba đại học Dublin, (1857);

DCL, Đại học Oxford, (1860);

LL.D., Đại học Edinburgh, (1871).

Ông được nhận £200 mỗi annum tiền trợ cấp công dân từ năm 1878 vì những đóng góp cho khoa học của mình;

Albert Medal of the Royal Society of Arts, (1880).

Xây dựng khu tưởng niệm Joule ở gian phía bắc giáo viện thuộc tu viện Westminster dù ông không được chôn cất tại đó.

Một tượng đài do Alfred Gilbert hoàn thành, toạ lạc trong toà thị chính Manchester, đối diện với tượng Dalton.

 
Từ khoá:
Thêm chú thích: James Prescott Joule  

Trang: (Trước)   1  2  3  4  5  (Tiếp theo)