ไมเคิล ฟาราเดย์ พนง.เย็บหนังสือ สู่นักวิทย์ผู้ทำไดนาโม ต้นแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ภาพถ่ายไมเคิล ฟาราเดย์ (Public Domain) ฉากหลังเป็นภาพวาดแล็บของไมเคิล ฟาราเดย์ ภาพจาก The life and letters of Faraday โดย Michael Faraday (Public Domain)

ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ที่ประดิษฐ์คิดค้นเครื่องมือที่ทำให้การใช้ชีวิตของคนยุคต่อมาง่ายดายขึ้น ชื่อของ “ไมเคิล ฟาราเดย์” (Michael Faraday) เป็นอีกหนึ่งชื่อที่มีบทบาทไม่แพ้นักวิทย์ชื่อก้องโลกรายอื่น เขาเป็นนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและประดิษฐ์ไดนาโมซึ่งกลายเป็นต้นแบบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในปัจจุบัน

“ไมเคิล ฟาราเดย์” เกิดเมื่อ 22 กันยายน ค.ศ. 1791 เขาเป็นลูกชายช่างเหล็ก ครอบครัวมีฐานะยากจนจึงทำให้ฟาราเดย์ได้รับการศึกษาขั้นพื้นฐานเท่านั้น เมื่ออายุได้ 14 ปี เขาออกมาเป็นพนักงานเย็บหนังสือใช้ชีวิตอยู่กับอาชีพนี้ถึง 7 ปี ฟาราเดย์ สนใจวิทยาศาสตร์อย่างมาก แม้เขาไม่ได้ศึกษาในระดับที่สูงขึ้นไปแต่เขาพยายามเรียนรู้ อ่านหนังสือวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย และเข้าฟังบรรยายทางวิทยาศาสตร์อยู่หลายต่อลายครั้ง เขาสนใจการบรรยายของของฮัมฟรีย์ เดวี (Humphry Davy) ศาสตร์ตราจารย์ด้านเคมีที่ราชสมาคมลอนดอน

ปี 1812 ฟาราเดย์เขียนจดหมายถึงเดวี เพื่อขอทำงานเป็นผู้ช่วยแต่ถูกปฏิเสธ ปีต่อมาเดวี ถึงรับเขาเข้าทำงาน ในระยะแรกเขาเป็นคนคอยรับใช้เดวี ภายหลังได้เลื่อนตำแหน่งเป็นผู้ช่วยเดวีในราชสมาคม

ปี 1814 ฟาราเดย์ติดตามเดวี ไปทำงานด้านวิทยาศาสตร์ซึ่งได้เดินทางไปหลายประเทศในยุโรปทั้งฝรั่งเศส สวิตเซอร์แลนด์ อิตาลีและเบลเยียม การเดินทางครั้งนี้ทำให้ฟาราเดย์ ได้พบกับนักวิทยาศาสตร์หลายคน เช่น วอตตา อองเดร-มารี แอมแปร์

เมื่อพวกเขากลับสู่ลอนดอนในปี 1815 ฟาราเดย์ เริ่มทำงานด้านวิทยาศาสตร์ในราชสมาคม โดยวิเคราะห์ดินที่ใช้ในการทำเครื่องปั้นดินเผาของบริษัทเวดจ์วูด วิเคราะห์ดินปืนของบริษัทอิสต์อินเดีย รวมถึงศึกษากระบวนการทางอุตสาหกรรมที่โรงหล่อโลหะแห่งแคว้นเวลส์

ปลายปี 1820 เขาได้ข่าวที่น่าตื่นเต้นของนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อฮันส์คริสเตียน เออร์สเตด ผู้ที่สร้างแบตเตอรี่ไฟฟ้าแบบวอลตาอิก โดยการใส่กรดเจือจางในภาชนะ 20 ชุด และต่อกันเป็นวงจรด้วยแผ่นทองแดงและสังกะสี จากนั้นก็เชื่อมขั้วหนึ่งของอุปกรณ์นี้เข้ากับลวดยาวและวางมันบนเข็มทิศที่ขนานกับเข็ม เมื่อเอาปลายอีกด้านหนึ่งของลวดสัมผัสกับด้านตรงข้ามของแบตเตอรี่ เข็มทิศก็แกว่งไปทางทิศตะวันตก แต่ถ้าวางลวดใต้เข็มทิศ เข็มจะกระดิกไปทางตะวันออก

เดวีและฟาราเดย์ได้ทำการทดลองซ้ำตามที่เออร์สเตด สาธิตไว้ และฟาราเดย์แสดงให้เห็นว่าการใช้เครื่องมือแบบหยาบๆ โดยใช้ปรอทและจุกไม้ก๊อกจะทำให้เกิดไฟฟ้าในเส้นลวดที่หมุนรอบแม่เหล็ก หรือทำให้แม่เหล็กหมุนรอบลวดที่มีไฟฟ้าได้ เขาได้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นมา เขาทำลวดเป็นวงแล้วนำไปต่อกับแบตเตอรี่ มันก็จะกลายเป็นแม่เหล็กอ่อนๆ เมื่อเขาพันลวดเป็นขด แรงดูดจากแม่เหล็กจะแรงขึ้นโดยอยู่ภายในตรงกลางขดลวด

ปี 1821 เขาได้ตีพิมพ์ผลงานของเขาคือ “การหมุนของแม่เหล็กไฟฟ้า” (หลักการที่อยู่เบื้องหลังมอเตอร์ไฟฟ้า) และทำการวิจัยเพิ่มเติม ต่อมาในปี 1826 เขาได้ใช้ราชสมาคมเป็นที่บรรยายในเรื่องที่เขาศึกษาในทุกเย็นวันศุกร์ ช่วงนั้นนับเป็นเวลาสร้างชื่อให้เขาจากการบรรยาย

ปี 1831 ฟาราเดย์พบว่า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรวงหนึ่ง กระแสนี้จะเหนี่ยวนำให้มีไฟฟ้าไหลในอีกวงจรหนึ่งซึ่งอยู่ใกล้กันได้ หรือเมื่อเคลื่อนแท่งแม่เหล็กผ่านเข้าออกในบริเวณตรงกลางของขดลวด จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดนั้น ทั้งๆ ที่ขดลวดกับแม่เหล็กไม่มีวัสดุใดเชื่อมต่อถึงกันเลย โดยเราเรียกการค้นพบนี้ว่า “การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า” (Electromagnetic Induction) ซึ่งเป็นหลักการที่อยู่เบื้องหลังหม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การค้นพบวิธีผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการเหนี่ยวนำนี้นับว่าเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ของ “ไมเคิล ฟาราเดย์”

การค้นพบครั้งนี้มีความสำคัญอย่างมาก เป็นการเปลี่ยนจากความอยากรู้เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ทรงพลัง เพราะการค้นพบนี้เป็นหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกเครื่องในโลก แม้น้อยคนนักที่จะรู้จักฟาราเดย์ แต่สิ่งที่เขาค้นพบนั้นกลับเป็นส่วนสำคัญของการกำเนิดไฟฟ้าที่เราใช้ประโยชน์กันในปัจจุบัน ดังเช่น การสร้างทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของเจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ ก็ได้แนวทางมาจากการค้นพบของฟาราเดย์

นอกจากนี้ ฟาราเดย์ยังมีส่วนร่วมในการคิดคำศัพท์เกี่ยวกับไฟฟ้าที่เราคุ้นเคย เช่น electrode, electrolyte, cation, cathode, anion ทั้งนี้ ผลงานของเขายังมีอีกมากแต่ไม่โด่งดังเท่ากับผลงานด้านเคมีไฟฟ้า เช่น การพบเบนซินเมื่อเขาอายุได้ 34 ปี

เมื่อเข้าสู่ทศวรรษ 1840 สุขภาพของเขาแย่ลง จึงทำวิจัยได้น้อยลงตามไปด้วย กระทั่งวันที่ 25 สิงหาคม 1867 “ไมเคิล ฟาราเดย์” เสียชีวิตลงในวัย 75 ปี ศพของเขาถูกนำไปฝังไปที่ไฮเกตอยู่ทางตอนเหนือของกรุงลอนดอน


อ้างอิง

Michael Faraday (1791-1867). BBC. Online. สืบค้นจาก http://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/faraday_michael.shtml. (เข้าถึงวันที่ 17 ก.พ. 63).

จอร์จ จอห์นสัน. วิทยาศาสตร์อัจฉริยะ 10 การทดลองที่แสนมหัศจรรย์ The Ten Most Beautiful Experiments. กรุงเทพฯ : อมรินทร์, 2555. วัลลี สุวจิตตานนท์ แปล.

สุทัศน์ ยกส้าน. สุดยอดนักฟิสิกส์โลก. กรุงเทพฯ : สารคดี, 2554.

บทความก่อนหน้านี้
บทความถัดไป