كتب كهربية مغناطيسة

على الرغم من أن المعلومات الرياضية كانت تنقصه، إلا أنه كان أفضل من عمل في تجارب الفيزياء التجريبية ولم يتفوق عليه أحد. أكثر ما عُرف به عمله في مجال الكهربائية والمغناطيسية، وقد كانت أول تجربة مسجلة له هي إنشاء وحدة خولئية مكونة من سبع أنصاف عملات معدنية مع سبع أقراص من ورق الزنك بالإضافة إلى ست قطع ورق مبللة بماء مالح، ثم قام باستخدام هذه الوحدة في تحليل مركب كبريتات السيمغنسيا.

وفي سنة 1821 وبعد أن اكتشف الفيزيائي والكيميائي هانز كريستين أورستد ظاهرة الكهرومغنطيسية، حاول دافي والعالم البريطاني هيول ولستون تصميم موتور كهربي ولكنهما فشلا، فقام فارادي بمناقشة المشكلة مع العالمين ثم حاول بناء جهازين لتوليد ما سماه الدوران الكهرومغنطيسي حيث تقوم القوة المغناطيسية الدائرية بحركة دائرية متصلة حول سلك ويوضع سلك موضوع أخر في بركة من الزئبق بوجود مغناطيس في الداخل الذي سيدور حول مغناطيس لو مر تيار خلاله قادم من بطارية، وأما الجهاز الاخر فيدعى الموتور أحادي القطب، وهذه التجارب والاختراعات ساهمت في تأسيس تكنولوجيا الكهرومغناطيسة الحديثة.

وبعد اكتشافه للكهرومغناطيسية في سنة 1821 أستكمل فاراداي عمله المخبري في استكشاف خصائص المواد وتطوير خبرته، وفي سنة 1824 قام فراداي بإنشاء دائرة كهربائية لدراسة إذا ما كان المجال المغناطيسي يمكنه أن يمرر تيار في سلك مجاور ولكن لم يتمكن من ايجاد هذه العلاقة، وتبع هذه التجربة المعملية عمل مشابه باستخدام الضوء والمغناطيس من ثلاث سنوات سابقه ووصل إلى نفس النتائج، وخلال السنوات السبع التالية قضى فراداي الكثير من وقته في تحسين وصفته للجوده البصرية للزجاج الثقيل، وأستخدم لذلك بورو سلكيات الرصاص والذي استخدمه أيضا في دراساته رابطًا الضوء بالمغنطة، في أوقات فراغه من أعمله البصرية أكمل فراداي نشر أعمله المعملية (والتي ينتمي بعضها للمجال المغناطيسي) وأجرى مراسلات مع علماء آخرين (يعملون في المجال الكهرومغناطيسي) كان قد التقى بهم من قبل في رحلاته حول أوروبا مع دافي، وبعد وفاة دافي بسنتين في سنة 1831 بدأ سلسلة عظيمة من التجارب والتي من خلالها اكتشف الحث الكهرومغناطيسي، ويعتقد أن جوزيف هنري اكتشف الحث الذاتي قبل ذلك بعدة أشهر قبل فراداي وكلاهما تأثر بأعمال فراسيسكو زانتيديتش في إيطاليا بين سنتي 1829 و 1830.

وكان سبق فراداي العلمي عندما لف ملفين معزولين حول حلقه حديدية ووجد أنه عندما يمر تيار في أحدهما، يمر تيار حثي لحظي في الآخر، وقد عرفت هذه الظاهرة بالحث المتبادل ومايزال جهاز الحث المكون من الحلقة الحديدية والملفين يعرض في المعهد الملكي إلى الآن. وفي تجارب مشابهه ووجد أنه إذا حرك مغناطيس من خلال سلك دائري يمر تيار كهربائي من خلال الملف، كذلك يمر التيار أيضًا إذا تحرك الملف حول مغناطيس ثابت، وقد أسست براهينه أن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجال كهربائي. ثم وضع لهذه العلاقة صيغة رياضية بواسطة جامز كليرك ماكسويل تحت اسم قانون فراداي والتي بالتالي أصبحت أحد معادلات ماكسويل الأربع والتي تم تعميمها في وقتنا الحالي لتسمى نظرية المجال.

وقد قام فراداي فيما بعد باستخدام هذا المبدأ في بناء المولد الكهربائي البدائي وهو الجد الأكبر للمولد الكهربائي ذو القدرة العالية المستخدم الآن.

وفي سنة 1839 أكمل سلسة تجارب تهدف إلى التحقيق في مبادئ وطبيعة الكهرباء، واستخدم بطاريات "كهرباء ساكنة" و"كهرباء متحركة" في استنتاج ظاهرة التجاذب الكهرومغناطيسي والتحليل الكهرومغناطيسي والمغناطيسية إلخ.... واستنتج انه بخلاف الآراء العلمية في ذلك الوقت أن نظرية التيار له أنواع وأقسام مختلفة كانت نظرية وهمية لا أساس لها من الصحة، وبالمقابل أفترض فراداي أن هناك نوعًا واحدًا فقط من التيار الكهربائي، وأن الاختلاف من مقدار وكثافة (التيار والفولت) هو ما يؤدي إلى العديد من الظواهر.

وقرب نهاية حياته الوظيفية أفترض فراداي أن القوى الكهرومغناطيسية تمتد إلى الفراغ المحيط بها ولكن رفضت هذه الفكرة من زملائه العلماء، ولم يعش فراداي ليرى إثبات صحة افتراضه. وقد منح مبدأ فراداي الذي يقول أن خطوط المجال تخرج من الأجسام المشحونة ومن المغناطيس. طريقة تمثيل المجال الكهربائي والمغناطيسي بصورة مراية وكان هذا النموذج الذهني حاسم لنجاح التطور في مجال الأجهزة الكهروميكانيكية والتي هيمنت على الهندسة والتصنيع أبقية القرن التاسع عشر الميلادي.