¿Quién fue Michael Faraday?
Michael Faraday (1791-1867) fue un físico y químico de origen británico cuyas principales contribuciones se encuentran en las áreas del electromagnetismo y la electroquímica. Entre sus aportes a la ciencia, y por ende a la humanidad, podemos destacar sus trabajos en la inducción electromagnética, el diamagnetismo y la electrólisis.
Debido a las condiciones económicas de su familia, Faraday recibió escasa educación formal, por lo que desde los catorce años se ocupó de suplir estas carencias realizando una gran cantidad de lecturas durante su aprendizaje como encuadernador de libros.
Faraday fue un excelente experimentador y transmitió sus descubrimientos en un lenguaje fácil de comprender. Aunque sus habilidades matemáticas no eran las mejores, James Clerk Maxwell (1831-1879) resumió su trabajo y el de otros en un grupo de ecuaciones.
En palabras de Clerk Maxwell: “el uso de las líneas de fuerza demuestran que Faraday ha sido en realidad un gran matemático, del cual los matemáticos del futuro podrían derivar métodos valiosos y fértiles”.
La unidad de capacidad eléctrica del Sistema Internacional de Unidades (SI) se denomina Faradio (F) en su honor.
Biografía de Michael Faraday
Nacimiento y primeros años
Michael Faraday nació el 22 de septiembre de 1791, en un barrio llamado Newington Butt, ubicado hacia el sur de Londres, en Inglaterra. Su familia no era adinerada, por lo que su educación de carácter formal no fue muy amplia.
Cuando Michael tenía catorce años trabajó junto con George Riebau, que era vendedor de libros y encuadernador. Michael permaneció en esta labor durante siete años, tiempo en el que tuvo la posibilidad de acercarse a la lectura.
En esta época comenzó a sentirse atraído por los fenómenos científicos, en especial los relacionados con la electricidad.
Profundización de la formación
A los 20 años, en 1812, Michael comenzó a asistir a diferentes conferencias, casi siempre invitado por William Dance (1755-1840), un músico inglés que había fundado la Royal Philharmonic Society.
Algunos de los conferencistas a quienes Michael tuvo la oportunidad de escuchar fueron John Tatum (1772-1858), filósofo y científico británico, y Humphry Davy (1778-1829), químico de origen inglés.
Relación con Humphry Davy
Michael Faraday era un hombre muy metódico y redactó apuntes bastante específicos que envió a Davy junto con una nota en la cual le pedía empleo.
Estos apuntes conformaban un libro de unas 300 páginas y agradaron mucho a Davy. Este último sufrió un accidente en el laboratorio tiempo después, que dañó muy fuertemente su visión.
En este contexto, Davy contrató a Faraday como su asistente. En la misma época -el 1 de marzo de 1813- Faraday logró ser asistente de química de la Royal Institution.
Viaje a Europa
Entre 1813 y 1815 Humphry Davy viajó por varios países de Europa. El sirviente que este tenía en aquel momento decidió no asistir al viaje, por lo que Faraday fue quien tuvo que cumplir con las tareas del sirviente, aun cuando su función era la de asistente químico.
Se dice que la sociedad inglesa de aquel entonces era sumamente clasista, razón por la cual Faraday era visto como un hombre con características inferiores.
Incluso la esposa de Davy se empeñaba en tratar a Faraday como un sirviente, negándose a recibirlo en su carruaje o a que este comiera junto a ellos.
A pesar de que este viaje significó un muy mal rato para Faraday como consecuencia del trato desfavorable que recibía, a la vez implicó que pudo tener contacto directo con los ámbitos científicos y académicos más importantes de Europa.
Dedicación a la electricidad
Ya desde 1821 Michael Faraday se dedicó por completo a estudiar la electricidad, el magnetismo y las posibilidades de ambos elementos.
En 1825 Davy estuvo enfermo de gravedad, razón por la cual Faraday se convirtió en su sustituto dentro del laboratorio. Esta fue la época en la que propuso varias de sus teorías.
Una de las más relevantes fue la noción de que tanto la electricidad como el magnetismo y la luz funcionaban como una tríada con carácter unificado.
En ese mismo año Faraday dio inicio a unas charlas en la Royal Institution, llamadas Royal Institution’s Christmas Lectures, que iban dirigidas especialmente a niños y trataban sobre los avances científicos más importantes de la época, así como sobre diferentes anécdotas y relatos del ámbito de las ciencias.
La intención de estas charlas era acercar la ciencia a aquellos niños que no tenían la oportunidad de cursar estudios formales, tal y como le sucedió a él.
Años de invenciones
Los siguientes años estuvieron llenos de invenciones y experimentos. En 1823 descubrió el proceso de licuefacción del cloro (cambio del estado gaseoso o sólido al estado líquido) y en 1825 descubrió el mismo proceso, pero para el benceno.
En 1831 Faraday descubrió la inducción electromagnética, de la cual se generó la llamada Ley de Faraday o Ley de la inducción electromagnética. En 1832 recibió el nombramiento honorario de Doctor of civil law de parte de la Universidad de Oxford.
Cuatro años más tarde, Faraday descubrió un mecanismo que funcionaba como una caja protectora de descargas eléctricas. Esta caja fue denominada jaula de Faraday y se convirtió posteriormente en uno de los inventos más utilizados, incluso en la actualidad.
En 1845 descubrió el efecto que refleja una clara interacción entre la luz y el magnetismo; este efecto llevó por nombre Efecto Faraday.
Reconocimientos
La monarquía de Inglaterra le ofreció a Faraday el nombramiento de sir, a lo que este se negó varias veces por considerarlo opuesto a sus creencias religiosas; Faraday asociaba este nombramiento con la búsqueda de reconocimiento y con la vanidad.
La Royal Society también le propuso que fuera su presidente y Faraday rechazó este ofrecimiento, hecho en dos ocasiones diferentes.
La Real Academia de las Ciencias de Suecia lo nombró miembro extranjero en 1838. Un año después Faraday sufrió un ataque de nervios; luego de un corto periodo, continuó con sus estudios.
En 1844 la Academia de Ciencias de Francia lo incorporó dentro de sus miembros extranjeros, que solo eran 8 personalidades.
Años finales
En 1848 Michael Faraday obtuvo una casa de gracia y favor, que eran aquellas viviendas que pertenecían al Estado inglés y se ofrecían de forma gratuita a aquellas personalidades relevantes del país, con la intención de agradecer por los servicios prestados a la nación.
Esta casa quedaba en Middlesex, en Hampton Court, y Faraday la habitó a partir de 1858. Fue allí donde más adelante murió.
Durante estos años el gobierno de Inglaterra se puso en contacto con él y le pidió que le apoyara en el proceso de elaboración de armas químicas en el marco de la guerra de Crimea, que se llevó a cabo entre 1853 y 1856. Faraday se negó a este ofrecimiento, dado que consideraba poco ético participar en ese proceso.
Muerte
Michael Faraday murió el 25 de agosto de 1867, cuando contaba con 75 años de edad. Una anécdota curiosa de este momento es que se le ofreció un sitio de sepultura en la abadía de Westminster, sitio que rechazó.
Sin embargo, dentro de esta iglesia puede encontrarse una placa que rinde honores a Faraday y está ubicada cerca de la sepultura de Isaac Newton. Su cuerpo yace en el área de disidentes del cementerio de Highgate.
Experimentos de Michael Faraday
La vida de Michael Faraday estuvo llena de invenciones y experimentaciones. A continuación detallaremos dos de los más importantes experimentos que llevó a cabo y que resultaron trascendentes para la humanidad.
Ley de Faraday
Para demostrar la llamada Ley de Faraday o Ley de la inducción electromagnética, Faraday tomó un cartón en forma de tubo al cual le enrolló alrededor alambre aislado; de esta manera formó una bobina.
Posteriormente, tomó la bobina y la conectó con un voltímetro para medir la fuerza electromotriz inducida mientras hacía que un imán pasara por la bobina.
Como consecuencia de este experimento Faraday determinó que un imán en reposo no es capaz de generar fuerza electromotriz, aunque estando en reposo sí que genera un campo magnético elevado. Esto se refleja en el hecho de que, a través de la bobina, el flujo no varía.
En la medida en que el imán se acerca a la bobina, el flujo magnético aumenta de forma rápida hasta que el imán se encuentra efectivamente dentro de la bobina. Una vez el imán ha atravesado la bobina, este flujo desciende.
Jaula de Faraday
La jaula de Faraday fue la estructura a través de la cual este científico logró proteger elementos de las descargas eléctricas.
Faraday llevó a cabo este experimento en 1836, al percatarse de que el exceso de carga de un conductor afectaba a lo que estaba por fuera de este y no a lo que estaba encerrado por dicho conductor.
Con la intención de demostrarlo, Faraday forró las paredes de una habitación con papel de aluminio y generó descargas de alta tensión a través de un generador electrostático fuera de la habitación.
Gracias a la comprobación con un electroscopio, Faraday pudo verificar que, efectivamente, no existían cargas eléctricas de ningún tipo dentro de la habitación.
Este principio puede observarse actualmente en cables y escáneres, y hay otros objetos que, en sí mismos, actúan como jaulas de Faraday, como los automóviles, los ascensores o los aviones.
Aportes principales de Faraday
Construcción de los dispositivos de “rotación electromagnética”
Después de que el físico y químico danés Hans Christian Ørsted (1777-1851) descubriese el fenómeno del electromagnetismo, Humphry Davy y William Hyde Wollaston (1776-1828) intentaron y fallaron tratando de diseñar un motor eléctrico.
Faraday, tras discutir con los dos científicos sobre esto, logró crear dos dispositivos que dieron paso a lo que él llamó “rotación electromagnética”.
Uno de estos dispositivos, conocido actualmente como “motor homopolar”, generaba un movimiento circular continuo, que se producía por la fuerza magnética circular en torno a un alambre, que se extendía hasta un contenedor de mercurio con un imán dentro. Suministrando corriente al alambre con una batería química, este rotaría alrededor del imán.
Este experimento supuso las bases de la teoría electromagnética moderna. Fue tal la emoción de Faraday tras este descubrimiento, que publicó los resultados sin consultarlo con Wollaston o Davy, lo cual resultó en una controversia dentro de la Royal Society y la asignación de Faraday a otras actividades distintas al electromagnetismo.
Licuefacción del gas y refrigeración (1823)
Basado en la teoría de John Dalton (1766-1844) en la que exponía que todos los gases podrían ser llevados a un estado líquido, Faraday demostró mediante un experimento la veracidad de esta teoría, además de haber sentado las bases con las que funcionan los refrigeradores y congeladores modernos.
Mediante la licuefacción o licuación (aumento de la presión y disminución de la temperatura de los gases) del cloro y el amoníaco en estado gaseoso, Faraday logró llevar al estado líquido estas sustancias que habían sido consideradas como de “estado gaseoso permanente”.
Además, consiguió devolver el amoníaco a su estado gaseoso, observando que durante este proceso se generaba un enfriamiento.
Este descubrimiento demostró que una bomba mecánica podría transformar en líquido un gas a temperatura ambiente, producir enfriamiento al regresar a su estado gaseoso y ser comprimido en líquido de nuevo.
Descubrimiento del benceno (1825)
Faraday descubrió la molécula del benceno al haberla aislado e identificado a partir de un residuo aceitoso, derivado de la producción de gas de alumbrado, a la cual dio el nombre de “bicarburet of hydrogen”.
Este descubrimiento supuso un logro importante de la química, debido a las aplicaciones prácticas del benceno.
Descubrimiento de la inducción electromagnética (1831)
La inducción electromagnética fue el gran descubrimiento de Faraday, el cual consiguió al conectar dos solenoides de alambre alrededor de los extremos opuestos de un aro de hierro.
Faraday conectó un solenoide a un galvanómetro y lo observó mientras conectaba y desconectaba el otro de la batería.
Al desconectar y conectar el solenoide, pudo observar que cuando hacía pasar corriente por un solenoide, otra corriente era temporalmente inducida en el otro.
La causa de esta inducción se debe al cambio de flujo magnético que ocurría al desconectar y conectar la batería.
Este experimento se conoce actualmente como “inducción mutua”, la cual ocurre cuando el cambio de corriente en un inductor induce un voltaje en otro inductor cercano. Este es el mecanismo mediante el cual funcionan los transformadores.
Leyes de la electrólisis (1834)
Michael Faraday fue también uno de los principales responsables de la creación de la ciencia de la electroquímica, la ciencia responsable de la creación de las baterías utilizadas actualmente por los dispositivos móviles.
Mientras realizaba investigaciones sobre la naturaleza de la electricidad, Faraday formuló sus dos leyes de la electrólisis.
La primera de estas afirma que la cantidad de sustancia depositada en cada electrodo de una celda electrolítica es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la celda.
La segunda de estas leyes afirma que las cantidades de diferentes elementos depositados por una cantidad dada de electricidad se encuentran en la proporción de su peso químico equivalente.
El matemático James Clerk Maxwell modeló estas leyes en la siguiente ecuación:
Descubrimiento del efecto Faraday (1845)
También conocido como rotación Faraday, este efecto es un fenómeno magnético-óptico, que es la interacción entre la luz y un campo magnético en un medio.
El efecto Faraday causa la rotación de un plano de polarización, el cual es linealmente proporcional al componente del campo magnético en la dirección de propagación.
Faraday creía firmemente que la luz era un fenómeno electromagnético y que por ello debía ser afectado por fuerzas electromagnéticas.
Por ello, tras una serie de ensayos sin éxito, pasó a probar una pieza de vidrio sólido que contiene trazas de plomo, que hizo en sus días de fabricación de vidrio.
De esta manera observó que cuando un rayo de luz polarizado pasaba a través del vidrio, en dirección a una fuerza magnética, la luz polarizada rotaba en un ángulo proporcional a la fuerza del campo magnético.
Luego probó esto con diferentes sólidos, líquidos y gases al conseguir electromagnetos más fuertes.
Descubrimiento del diamagnetismo (1845)
Faraday descubrió que todos los materiales presentan una débil repulsión hacia los campos magnéticos, lo cual llamó diamagnetismo.
Es decir, que crean un campo magnético inducido en dirección contraria a un campo magnético aplicado externamente, siendo repelidos por el campo magnético aplicado.
Además, descubrió que los materiales paramagnéticos se comportan de manera opuesta, siendo atraídos por un campo magnético externo aplicado.
Faraday demostró que esta propiedad (diamagnética o paramagnética) se encuentra presente en todas las sustancias. El diamagnetismo inducido con imanes extrafuertes, puede ser usado para producir levitación.
Referencias
- Michael Faraday. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Michael Faraday. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Benzene. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Licuefacción de gases. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Faraday’s laws of electrolysis. Recuperado de en.wikipedia.org.