klatka faradaya

Fizyczny

2022

Wyjaśniamy, czym jest klatka Faradaya, jej historię, jak działa i jak jest zbudowana. Także przykłady z życia codziennego.

Wiele dachów działa jak klatka Faradaya, izolując wnętrze od elektryczności.

Co to jest klatka Faradaya?

Klatka Faradaya to pojemnik wyłożony materiałami przewodniki elektryczne (takich jak metalowe płytki lub siatka), która działa jako osłona przed skutkami pole elektryczne pochodzących z zagranicy.

Wiele elementów, których używamy w życiu codziennym stosuje zasadę klatki Faradaya, na przykład: kable, kuchenki mikrofalowe, samochody i samoloty. Jego kształt i wielkość mogą się różnić, podobnie jak materiały, którymi jest pokryta.

Historia klatki Faradaya

W 1836 roku Michael Faraday przeprowadził eksperymenty, które pozwoliły mu zbudować klatkę izolacyjną.

Klatka Faradaya nosi imię jej wynalazcy, brytyjskiego fizyka Michaela Faradaya (1791-1867), który zaobserwował, że materiał przewodzący wykazywał skutki wyładowania elektrycznego tylko na zewnątrz. Wydawało się to wskazywać, że ładunki na przewodniku były rozłożone w taki sposób, że znosiły wewnętrzne pola elektryczne.

Aby to udowodnić, w 1836 roku Faraday pokrył ściany pokoju blachą aluminiową. Za pomocą generatora elektrostatycznego zastosował wyładowania o wysokiej Napięcie poza wspomnianym pokojem. Oraz za pomocą elektroskopu (urządzenia wykrywającego obecność ładunki elektryczne w ciele) był w stanie sprawdzić, czy w pomieszczeniu pole elektryczne wynosi zero.

Dzięki temu i wielu innym eksperymentom Faraday zajmuje poczesne miejsce wśród tych naukowców, którzy umożliwili Elektryczność mają praktyczne zastosowania, które znamy dzisiaj.

Jak działa klatka Faradaya?

Gdy pole elektryczne zostanie przyłożone do pojemnika, który został pokryty aluminiową lub metalową siatką, pojemnik działa jak spolaryzowany przewodnik elektryczny.

Po spolaryzowaniu przewodnik zostaje naładowany dodatnio w kierunku, w którym porusza się zewnętrzne pole elektromagnetyczne, a jednocześnie zostaje naładowany ujemnie w przeciwnym kierunku, generując pole elektryczne o równej wielkości, ale przeciwne do pola elektromagnetycznego, które zostało spolaryzowane. stosowany.

Suma obu pól wewnątrz wspomnianego pojemnika lub klatki Faradaya będzie równa zeru. Oznacza to, że materiały przewodzące, w obecności zewnętrznych pól elektrycznych, zawsze porządkują swoje ładunki na swojej powierzchni w taki sposób, aby wewnętrzne pole elektryczne było zerowe.

Jak zrobić klatkę Faradaya?

Całkowite owinięcie telefonu w aluminium zablokuje jego sygnał.

Wykonanie klatki Faradaya jest proste: polega jedynie na zamknięciu określonej przestrzeni w materiale przewodzącym. Niezbędne materiały są łatwo dostępne: metalowe ekrany, folia aluminiowa, pudełka, a nawet stalowy kosz na śmieci.

Przed kontynuowaniem musimy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

  • Jeśli zamierzamy użyć siatki drucianej lub siatek (takich jak te używane w kurnikach), otwory w tym przewodniku muszą być mniejsze niż długość sygnał do zablokowania.
  • Przestrzeń wewnętrzna musi być całkowicie zaizolowana, bez pęknięć.
  • Grubość używanego przewodnika będzie zależeć od częstotliwości, która ma być blokowana.

Istnieje wiele sposobów na zrobienie klatki Faradaya, ale tym prostym eksperymentem możemy sprawdzić jej charakterystyczny efekt ekranowania:

  • Zrób cylinder z metalową siatką i aluminiową platformą.
  • Umieść dostrojone radio na platformie, a następnie zamontuj cylinder z siatki drucianej na platformie. Od razu zauważysz, jak zatrzymuje się transmisja radiowa. Fale elektromagnetyczne, które powinno odbierać radio, są przerywane przez umieszczenie siatki.
  • Weź dwa telefony komórkowe i sprawdź, czy mogą bez trudu wykonywać i odbierać połączenia. Następnie zawiń jeden z telefonów w folię aluminiową. Dzwoniąc na ten telefon zauważysz, że sygnał jest zablokowany.

Przykłady klatki Faradaya

Zasadę, według której działają klatki Faradaya, można zaobserwować na wielu przykładach z życia codziennego:

  • Kiedy zauważymy, że nasze telefony komórkowe nie działają w windzie lub wewnątrz budynku z metalowych krat, stajemy przed manifestacją zasady klatki Faradaya.
  • Nasze kuchenki mikrofalowe są wyposażone w klatki Faradaya, aby zapobiec ich fale uciec za granicę i mieć szkodliwy wpływ na nasz Zdrowie.
  • Specjalne kombinezony techników elektryków, którzy naprawiają linie wysokiego napięcia.
  • Prowadząc samochód w czasie burzy, zaleca się pozostawanie wewnątrz pojazdu, gdyż jego nadwozia będą działać jak klatka Faradaya w obliczu pioruna.
  • Metalowe folie lub siatki są również umieszczane na ścianach laboratoriów MRI, w których wykonuje się MRI, aby zapobiec ucieczce fal i chronić zdrowie operatorów.
  • Cyberataki wygenerowały znaczną podaż produkty w celu zahamowania fal elektromagnetycznych wysyłanych przez ewentualnych hakerów. Różny Biznes Oferują akcesoria, dzięki którym nasze urządzenia są niewidoczne w zakresie połączeń bezprzewodowych: pokrowce na kluczyki samochodowe, plecaki, koperty, portfele czy teczki wyprodukowane na zasadzie klatki Faradaya.
!-- GDPR -->