ไมเคิล ฟาราเดย์(Michael Faraday)

ไมเคิล ฟาราเดย์

ไมเคิล ฟาราเดย์(Michael Faraday)เกิดเมื่อวันที่ 22 กันยายน ค.ศ. 1791 ที่กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ บิดาเป็นช่างตีเหล็กและรับจ้างใส่เกือกม้า เนื่องจากครอบครัวมีฐานะค่อนข้างยากจนจึงทำให้ฟาราเดย์ได้รับการศึกษาเพียงชั้นประถมเท่านั้นก็ต้องลาออกเพื่อหางานทำตั้งแต่อายุ 13 ปี อาชีพแรกของฟาราเดย์คือ เด็กส่งหนังสือพิมพ์ในร้านขายหนังสือแห่งหนึ่ง ต่อมาเจ้าของร้านหนังสือได้ให้ฟาราเดย์มาเย็บปกหนังสือ ซึ่งเป็นโอกาสที่ทำให้ฟาราเดย์ได้อ่านหนังสือหลายประเภท รวมถึงหนังสือเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ด้วย ครั้งหนึ่งฟาราเดย์มีโอกาสได้อ่านหนังสือของเจน มาเซต(Jane Marcet) เกี่ยวกับวิชาเคมีชื่อว่า Conversations in Chemistry และหนังสือสารานุกรมบริตันนิกา(Encyclopedia Britannica) เมื่อฟาราเดย์ทำการทดลองตามหนังสือทำให้เขาเกิดความตั้งใจที่จะเป็นนักวิทยาศาสตร์ให้ได้

ในปี ค.ศ. 1813 ฟาราเดย์มีโอกาสได้เข้าฟังการปาฐกถาของ เซอร์ ฮัมฟรีย์ เดวี(Sir Humphry Davy) เกี่ยวกับวิชาเคมีที่ราชบัณฑิตยสภา(Royal Institution) ฟาราเดย์ให้ความสนใจปาฐกถาครั้งนี้มากถึงขนาดจดไว้อย่างละเอียด หลังจากนั้นเขาทำการคัดลอกใหม่และใส่ปกอย่างสวยงามและส่งไปให้เดวีพร้อมกับจดหมายอีก 1 ฉบับ ใจความในจดหมายเป็นเรื่องเกี่ยวกับความต้องการที่จะเป็นนักวิทยาศาสตร์ของเขา หลังจากนั้นอีก 2 สัปดาห์ความฝันของฟาราเดย์ก็เป็นจริง เมื่อเดวีตอบจดหมายพร้อมกับชวนฟาราเดย์ไปทำงานในหน้าที่ผู้ช่วยของเขา แม้ว่าหน้าที่ของฟาราเดย์จะแค่ล้างหลอดแก้ว อ่างทดลอง หรือล้างเครื่องมือทดลองอื่นๆ แต่เขาก็รู้สึกดีใจที่ได้ทำงานนี้ เพราะทำให้เขามีโอกาสใกล้ชิดกับนักวิทยาศาสตร์อย่างเดวีและมีโอกาสได้อ่านหนังสือเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ด้วย จากการที่ฟาราเดย์อ่านหนังสือเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์มากมายทำให้เขาเป็นคนหนึ่งที่มีความรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เป็นอย่างดี อีกทั้งเขาเป็นคนละเอียดถี่ถ้วน ช่างจดจำและขยัน เดวีจึงเลื่อนตำแหน่งฟาราเดย์ให้เป็นเลขาส่วนตัวของเขา มีหน้าที่ติดตามและบันทึกคำบรรยายในการปาฐกถาของเดวีทุกครั้งจึงนับว่าเป็นโอกาสที่ดีของฟาราเดย์ที่จะได้เดินทางไปในสถานที่ต่างๆ ซึ่งทำให้เขาได้ศึกษางานด้านวิทยาศาสตร์ และมีโอกาสได้รู้จักกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง

ต่อมาในปี ค.ศ. 1816 หลังจากการเดินทางไปตามสถานที่ต่างๆ หลายแห่ง เดวีได้ให้ฟาราเดย์ขึ้นแสดงปราฐกถาเกี่ยวกับวิชาเคมี ถึงแม้จะเป็นครั้งแรกแต่ฟาราเดย์ก็สามารถทำได้ดี หลังจากแสดงปราฐกถาเพียงไม่กี่ครั้ง ประชาชนให้ความสนใจเข้าฟังการปาฐกถาของฟาราเดย์อย่างคับคั่ง ทำให้เขามีชื่อเสียงขึ้น พร้อมกันนั้นเขายังได้รับตำแหน่งผู้อำนวยการห้องทดลองของราชบัณฑิตยสภา(Royal Institution) อีกด้วย ต่อมาในปี ค.ศ. 1824 ฟาราเดย์ได้รับเชิญให้เข้าร่วมเป็นสมาชิกของราชบัณฑิตยสภาและในปี ค.ศ. 1833 เขาได้รับแต่งตั้งให้เป็นศาสตรจารย์วิชาเคมีประจำราชบัณฑิตยสภา

ฟาราเดย์ให้ความสนใจเกี่ยวกับไฟฟ้าเป็นพิเศษโดยในระหว่างที่เขาเป็นเลขานุการของเดวี เขาได้ติดตามเดวีไปยังกรุงโรม(Rome) ประเทศอิตาลี(ltaly) และได้พบกับเคานท์อเลสซานโดรโลตา(Alessandro Volta) นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบเซลล์ไฟฟ้า โดยการนำเซลล์มาต่อเข้าด้วยกันแบบอนุกรม เรียกว่าโวลตาอิค เซลล์(Voltaic Cell) และเป็นผู้ประดิษฐ์แบตเตอรี่ไฟฟ้าอีกด้วย และในระหว่างนั้นมีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้ทำการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้า เช่น ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด(Hans Christian Ørsted) ทดลองนำเข็มทิศเข้าไปใกล้กับลวดที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ ปรากฏว่าเข็มทิศหันออกไปในทิศทางอื่นแทนทิศเหนือ และการทดลองของ อังเดร มารี แอมแปร์(André-Marie Ampère) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสที่พบว่าไฟฟ้ามีอำนาจทำให้เกิดแม่เหล็กและสามารถทำให้แท่งเหล็กธรรมดากลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ จากผลงานการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ทั้ง 2 ทำให้ฟาราเดย์มีความสนใจเกี่ยวกับไฟฟ้ามากขึ้น เขาเริ่มทำการทดลองและได้ผลออกมาอย่างนั้นจริงๆ เขาคิดว่าในเมื่อไฟฟ้าสามารถทำให้แท่งเหล็กธรรมดากลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ แม่เหล็กตามธรรมชาติก็น่าจะมีกระแสไฟฟ้าอยู่ ฟาราเดย์จึงทดลองโดยการนำลวดมาพันแบบโซเลนอยด์(Solenoid) คือ ใช้ขดลวดมาพันซ้อนกันจนเป็นรูปทรงกระบอก จากนั้นต่อปลายทั้ง 2 ข้างเข้ากับเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า ปรากฏว่าเข็มของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าไม่กระดิก แสดงว่าภายในขดลวดไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น แต่เมื่อฟาราเดย์ดึงแท่งแม่เหล็กขึ้นลงภายในขดลวดหลายๆ ครั้งติดต่อกันเข็มก็กระดิกไปมาแสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น ขณะที่แม่เหล็กเคลื่อนที่กับขดลวดเรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ฟาราเดย์ตั้งข้อสงสัยว่า ถ้าสิ่งที่เคลื่อนที่ไม่ใช่แท่งแม่เหล็กแต่เป็นโซเลนอยด์จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือไม่ ผลการทดลองปรากฏว่าทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้เช่นกันแต่การเคลื่อนที่ตัดกันต้องเป็นไปในลักษณะตั้งฉากเท่านั้น ส่วนการเคลื่อนที่แบบขนานกันจะไม่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า จากการทดลองครั้งนี้ฟาราเดย์ได้นำไปประดิษฐ์เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าชื่อว่า ไดนาโม(Dynamo) ซึ่งเป็นเครื่องที่เปลี่ยนพลังงานกล(เช่น พลังงานไอน้ำ พลังงานลม และพลังงานความร้อน) มาใช้ในการทำให้ขดลวดหมุนเพื่อที่จะเคลื่อนที่ตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ไดนาโมสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาได้มากแค่ไหนขึ้นอยู่กับปัจจัย 2 ประการ คือ

1. ความเร็วของขดลวดตัวนำและแท่งแม่เหล็ก ถ้าเคลื่อนที่ตัดกันเร็วก็จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าการเคลื่อนที่ช้า

2. จำนวนขดลวดในโซเลนอยด์ ถ้าจำนวนมากขึ้นเท่าไรก็ยิ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้สูงมากเท่านั้น

ฟาราเดย์เผยแพร่ผลงานชิ้นนี้ออกไปในปี ค.ศ. 1822 ในหนังสือที่มีชื่อว่า Experimental Researches in Electricity ต่อมาในปี ค.ศ. 1825 ฟาราเดย์ได้ทำการทดลองเพิ่มเติมโดยการนำขดลวดอีกเส้นหนึ่งไปวางไว้ใกล้ๆ กับขดลวดที่มีไฟฟ้า ปรากฏว่าขดลวดเส้นใหม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น ผลจากการทดลองครั้งนี้ฟาราเดย์สรุปว่าแม่เหล็กไฟฟ้ามีอำนาจทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดอันที่ 2 ได้ และเป็นที่มาของหม้อแปลงไฟฟ้า(Transformer) ในปีเดียวกันเขาได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการราชบัณฑิตยสภา(Royal Institution) ต่อมาในปี ค.ศ. 1833 เขาได้รับการแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์วิชาเคมีประจำราชบัณฑิตยสภา

แม้จะประสบความสำเร็จทั้งชื่อเสียงและเงินทอง ฟาราเดย์ก็ยังคงไม่หยุดทดลอง เขาทำการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้าจนสามารถใช้ไฟฟ้าในการแยกธาตุและชุบโลหะได้เป็นผลสำเร็จ นอกจากนี้เขายังนำโลหะ 2 ชนิดมาผสมกัน คือ เหล็กและนิกเกิล เพื่อให้มีคุณสมบัติที่เหนียวและไม่เป็นสนิท และเรียกโลหะผสมนี้ว่า สแตนเลส(Stainless) เขาค้นพบสารประกอบเบนซีน(Benzene) และบัญญัติศัพท์ทางไฟฟ้าหลายคำ เช่น

ไอออน(Ion) หมายถึง ประจุ

อิเล็กโทรด(Electrode) หมายถึง ขั้วไฟฟ้า

แคโทด(Cathode) หมายถึง ขั้วลบ

แอโนด(Anode) หมายถึง ขั้วบวก

ในปี ค.ศ. 1861 ฟาราเดย์ลาออกจากงานในราชบัณฑิตยสภาเนื่องจากอายุมากและสุขภาพไม่ดี หลังจากนั้นอีก 6 ปีเขาก็ล้มป่วยและเสียชีวิตในวันที่ 25 สิงหาคม ค.ศ. 1867