Den briljante vetenskapsmannen och uppfinnaren av 1800-talet, Michael Faraday, är känd för sitt aktiva arbete med elektricitet, det elektromagnetiska fältet och relaterade fysiska fenomen. En av de viktigaste upptäckterna var en skyddande struktur som kallas Faraday-buren. Nedan kommer vi att förstå vad det är och vilket praktiskt värde uppfinningen representerar.
Innehåll
Vad är en Faraday Cage
En Faraday-bur är en låda med väggar gjorda av en mycket ledande metall. Designen kräver ingen extern strömanslutning, men är som regel jordad. Den fysiska effekten av cellen manifesteras under påverkan av en extern faktor, som är elektromagnetisk strålning.
De första konstruktionerna för att demonstrera skärmningseffekten såg ut som en vanlig cell, vilket gav namnet till detta fenomen.Faktum är att tråden eller de perforerade väggarna i "lådan" är bekväma för visuell kontroll av föremål eller enheter som finns i ett begränsat utrymme, men de kan enkelt ersättas med solida. Huvudsaken är att materialet är ledande.
Funktionsprincip
Faraday-burens verkan är baserad på det faktum att laddningen, när den kommer in i ledaren, fördelas på dess yta, medan insidan förblir neutral. Faktum är att hela cellen, som består av ett ledande material, är en enda ledare, vars "ändar" får den motsatta laddningen. Den resulterande elektriska strömmen skapar ett fält som kompenserar för yttre påverkan. Den elektriska fältstyrkan i den inre delen av en sådan struktur är noll.
Intressant nog, om fältet genereras inuti cellen, fungerar effekten också. Men i detta scenario kommer laddningen att fördelas över den inre ytan av nätet eller annat ledande plan och kommer inte att kunna tränga in utanför.
I engelsk terminologi låter CF som "Faraday shield", det vill säga "Faraday shield / screen". Detta koncept förmedlar väl essensen av enheten, som, som en sköld eller en skyddsskärm, reflekterar strålarna som påverkar dess innehåll.
Man bör komma ihåg att skärmningseffekten endast fungerar på ett växlande magnetfält. Det stör inte en konstant eller något variabel magnetisk effekt, till exempel jordens naturliga magnetiska potential.
För att avgöra om Faraday-kammaren kommer att reflektera högfrekvent strålning räcker det att veta storleken på rutnätscellerna (om den ledande delen är gjord i form av en bur) och våglängden på den verkande vågen.Konstruktionen är effektiv om det andra värdet är större än det första.
Tillämpningssfärer för CF-effekten
Effekten som upptäckts av Faraday har inte bara vetenskaplig betydelse, utan också en ganska bred praktisk tillämpning. Det enklaste exemplet på en Faraday-bur finns i vardagen, den finns i nästan alla kök - det här är en mikrovågsugn. Fem väggar av dess kropp är gjorda av ganska tjocka stålplåtar, och mellan de två lagren av dörrglas finns ett metallskikt med perforeringar för bättre synlighet.
RF-hytt
En radiofrekvenshytt är ett rum isolerat från effekterna av elektrisk, magnetisk och radiostrålning, vanligtvis av ett litet område. Dess väggar, golv och tak är utrustade med starkt ledande galler som bildar en sluten men osynlig bur.
MR-rum
Högprecisionsutrustning som en medicinsk tomograf för magnetisk resonansdiagnostik kräver noggrant skydd mot externa elektromagnetiska vågor. Minsta yttre påverkan kan påverka resultatet av studien, så rummet där MR-enheten är placerad är helt avskärmat.
Laboratorier
I laboratorieforskning är det viktigt att inte bara använda avancerad utrustning för att få exakta resultat, utan också att på ett tillförlitligt sätt skydda den från yttre faktorer som magnetiska och elektriska fält.
Det bör förstås att detta inte bara avser riktad strålning från specifika källor, utan också till elektromagnetiskt brus som ständigt finns i atmosfären, särskilt i befolkade områden och i deras närhet.
För högkvalitativ skärmning av utrustning med CF-effekten krävs specialiserade designberäkningar och professionell installation.
Skyddsdräkter
För personer som arbetar i områden med hög sannolikhet för elektriska stötar har speciella dräkter tagits fram. Deras övre skikt är tillverkat av metallinnehållande tyg och är separerat från kroppen av ett isolerande material. I händelse av kvarvarande statisk eller elektrisk ström flyter laddningen ner i satsens yttre skal.
Skyddskläder är oumbärliga när man arbetar med högspänningsledningar. Även om de är strömlösa behåller de en farlig nivå av statisk laddning på grund av många kilometer av elektriska ledningar.
I underhållningens värld
CF-effekten, färgglatt visas på scenen, är mycket spektakulär. I det här fallet används ofta inte en enkel bur, utan ett till synes viktlöst skal av grovt nät, eller till och med en specialdesignad kostym som liknar vanliga kläder. I detta fall tillförs strömmen så effektivt som möjligt, till exempel med hjälp av Tesla-spolar eller liknande enheter som skapar en laddning från en elektrostatisk generator.
Att göra en Faraday-bur med dina egna händer
I vardagen kan tillverkningen av en hemmagjord CF vara nödvändig för att "dölja" prylar från verkan av olika vågor som kan orsaka störningar i känslig elektronisk "stoppning".
Ett exempel på en sådan design är en plywoodlåda färdig på ett visst sätt. Eftersom plywood fungerar som ett isolerande lager måste det vara helt rent och torrt. Du kan montera lådan med dina egna händer eller ta den klar - det viktigaste är att den monteras utan användning av spikar eller andra metallfästen. Montering utförs i flera steg:
- Matfolie är uppdelad i segment, beroende på storleken på plywoodväggarna eller deras ämnen.
- Ytorna på den framtida lådan trimmas med folie från utsidan. I det här fallet ska dess blanka sida vändas utåt.
- Väggarna fästs från insidan med tejp, och ett par musmattor placeras på botten av lådan.
- Det kontrolleras noggrant att i lockets stängda läge bildar folielagret ett kontinuerligt skal, utan de minsta luckorna och brotten.
Det andra alternativet förutsätter att en gör-det-själv-metalltank (panna, låda, låda, etc.) fungerar som grunden för Faraday-buren, inuti vilken isolering är gjord av kartong, samma plywood eller annat material. Tillståndet för en tät passform av locket för denna design är inte mindre viktigt än för den som beskrivs ovan.
Behöver jag göra jordning
Det finns ingen konsensus om behovet av att grunda CF. Det är obligatoriskt att jorda stora konstruktioner och sådana som kan påverkas av en särskilt kraftig elektrisk urladdning.
Jordning skyddar naturligtvis mot nödsituationer när den ackumulerade starka laddningen kan "bryta igenom" luften och träffa ett närliggande föremål eller person.
Testar en hemmagjord Faraday-bur
För att testa principen för Faraday-buren i praktiken är det mest praktiskt att använda en kompakt batteridriven radio. Den ska slås på med maximal volym och ställas in på den mest kraftfulla FM-kanalen som finns. Om cellen fungerar kommer radion i den att tystas.
Om mottagaren är åtminstone lite, men hörbar, betyder det att hundra procent avskärmning inte kunde uppnås, och luckor i det ledande lagret bör letas efter.
Lämplig för att testa egenmonterad kamera och mobiltelefon. Väl inne kommer den att sluta ta emot signaler från basstationer, det vill säga när du ringer den kommer du att höra motsvarande meddelande från mobiloperatörens automatiska informatör.
Liknande artiklar:
