Om de știință de geniu și inventator al secolului al XIX-lea, Michael Faraday este cunoscut pentru activitatea sa activă în domeniul electricității, al câmpului electromagnetic și al fenomenelor fizice conexe. Una dintre descoperirile sale importante a fost o structură de protecție numită cușca Faraday. Mai jos vom examina ce este și ce valoare practică reprezintă invenția.
Cuprins
Ce este o cușcă Faraday
O cușcă Faraday este o cutie cu pereți din metal foarte conductiv. Construcția nu necesită nicio conexiune de alimentare externă, dar este în mod normal legată la pământ. Efectul fizic al cuștii este produs atunci când este expusă la un factor extern, care este radiația electromagnetică.
Primele construcții care au demonstrat efectul de ecranare aveau aspectul unei cuști obișnuite, ceea ce a dat numele fenomenului. De fapt, pereții din sârmă sau perforați ai "cutiei" sunt convenabili pentru inspecția vizuală a obiectelor sau dispozitivelor din interiorul unui spațiu închis, dar pot fi ușor înlocuiți cu pereți solizi. Principalul lucru este că materialul trebuie să fie conductiv.
Principiul de funcționare
Acțiunea unei cuști Faraday se bazează pe faptul că sarcina este distribuită pe suprafața conductorului, în timp ce interiorul rămâne neutru. De fapt, întreaga celulă, formată dintr-un material conductiv, este un singur conductor, ale cărui "capete" capătă o sarcină opusă. Curentul electric care apare în acest caz creează un câmp, care compensează influența externă. Intensitatea câmpului electric în interiorul unei astfel de structuri este zero.
Interesant este faptul că, dacă câmpul este generat în interiorul celulei, efectul funcționează și el. Cu toate acestea, în acest caz, încărcătura va fi distribuită pe suprafața interioară a ochiului de plasă sau pe un alt plan conductor și nu va putea pătrunde în exterior.
În terminologia anglofonă, un QF se numește "Faraday shield", adică "scut/ecran Faraday". Acest concept surprinde bine esența dispozitivului, care, ca un scut sau un ecran de protecție, reflectă razele care îi afectează conținutul.
Trebuie reamintit faptul că efectul de ecranare funcționează numai în cazul unui câmp magnetic alternativ. Nu interferează cu influențele magnetice permanente sau slab alternante, cum ar fi potențialul magnetic natural al pământului.
Pentru a determina dacă o cameră Faraday va reflecta radiația de înaltă frecvență, este suficient să se cunoască dimensiunea ochiurilor de plasă (dacă partea conductoare este realizată sub forma unei cuști) și lungimea de undă a lungimii de undă de influență. Desenul este eficient dacă a doua valoare este mai mare decât prima.
Domenii de aplicare a efectului QF
Efectul descoperit de Faraday nu are doar o semnificație științifică, ci și o aplicație practică destul de largă. Cel mai simplu exemplu de cușcă Faraday poate fi găsit în viața de zi cu zi; este prezent în aproape toate bucătăriile - este vorba de cuptorul cu microunde. Cei cinci pereți ai săi sunt realizați din plăci groase de oțel, iar între cele două straturi de sticlă din ușă există un strat metalic cu găuri perforate pentru o mai bună vizibilitate.
Cabină de radiofrecvență
O cabină RF este o încăpere izolată de radiațiile electrice, magnetice și radiațiile radiate, de obicei pe o suprafață mică. Pereții, podeaua și tavanul său sunt echipate cu grile foarte conductive care formează o cușcă închisă, dar invizibilă din exterior.
Camere RMN
Echipamentele de înaltă precizie, cum ar fi un scaner RMN medical, necesită o protecție atentă împotriva undelor electromagnetice externe. Cea mai mică influență externă poate afecta rezultatele examinării, motiv pentru care camera în care se află aparatul RMN este complet ecranată.
Laboratoare
În cadrul testelor de laborator, este important nu numai să se utilizeze echipamente de ultimă generație, ci și să se protejeze în mod fiabil împotriva influențelor externe, cum ar fi câmpurile magnetice și electrice, pentru a obține rezultate precise.
Ar trebui să se înțeleagă că aceasta nu înseamnă doar radiații direcționale de la surse specifice, ci și zgomot electromagnetic, care este prezent în mod constant în atmosferă, în special în zonele populate și în apropierea acestora.
Ecranarea calitativă a echipamentelor cu efect CF necesită calcule speciale de proiectare și instalare profesională.
Costume de protecție
Au fost create costume speciale pentru persoanele care lucrează în zone cu risc ridicat de electrocutare. Stratul lor superior este realizat dintr-o țesătură care conține metal și este separat de corp printr-un material izolator. În cazul expunerii la un curent electric rezidual static sau electric, o încărcătură curge în josul învelișului exterior al kitului.
Îmbrăcămintea de protecție este indispensabilă atunci când se lucrează pe liniile de înaltă tensiune. Chiar și atunci când sunt scoase de sub tensiune, acestea păstrează niveluri periculoase de sarcină statică din cauza numeroșilor kilometri de conductori electrici.
Într-o lume a distracției
Efectul KF, care este colorat pe scenă, este foarte spectaculos. Adesea, se folosește o simplă cușcă, ci mai degrabă un înveliș cu ochiuri mari, aparent lipsit de greutate, sau chiar un costum special construit care seamănă cu hainele convenționale. În acest caz, curentul este aplicat cât mai eficient posibil, de exemplu, prin intermediul bobinelor Tesla sau al unor dispozitive similare, care creează o sarcină de la un generator electrostatic.
Realizarea unei cuști Faraday de casă cu propriile mâini
În viața de zi cu zi, confecționarea unei cuști artizanale poate fi necesară pentru a "ascunde" gadgeturile de acțiunea diferitelor unde, care pot provoca perturbații în "umplutura" electronică sensibilă.
Un exemplu de astfel de construcție este o cutie de placaj care a fost finisată într-un anumit mod. Deoarece placajul acționează ca un strat izolator, acesta trebuie să fie perfect curat și uscat. Cutia poate fi asamblată de dumneavoastră sau poate fi comandată la comandă, cu condiția ca aceasta să fie asamblată fără utilizarea de cuie sau alte elemente de fixare metalice. Asamblarea trebuie să se facă în mai multe etape:
- Folia alimentară este împărțită în segmente, în funcție de dimensiunea pereților de placaj sau a semifabricatelor acestora.
- Suprafețele viitoarei cutii sunt căptușite în exterior cu folie de aluminiu. Partea lucioasă a foliei trebuie să fie orientată spre exterior.
- Lipiți pereții cu bandă adezivă în interior și puneți câteva tampoane de șoarece pe fundul cutiei.
- Verificați cu atenție ca, atunci când capacul este închis, stratul de folie să formeze o coajă continuă, fără cele mai mici lacune sau rupturi.
A doua variantă presupune că baza unei cuști Faraday cu propriile mâini este un rezervor metalic (oală, cutie, cutie etc.), în interiorul căruia este aranjată o izolație din carton, același placaj sau alt material. Condiția de a avea un capac bine fixat este la fel de importantă pentru această construcție ca și pentru cea descrisă mai sus.
Trebuie să fac o conexiune de împământare?
Nu există un consens cu privire la necesitatea de a pune la pământ un CF. Structurile mari și structurile care pot fi afectate de șocuri electrice deosebit de puternice trebuie să fie întotdeauna conectate la pământ.
Legarea la pământ protejează în mod sigur împotriva situațiilor anormale în care o încărcătură puternică acumulată poate "străpunge" aerul și poate lovi un obiect sau o persoană din apropiere.
Testarea unei cuști Faraday făcute în casă
Pentru a testa în practică principiul cuștii Faraday, cel mai bine este să folosiți un receptor radio compact alimentat cu baterii. Acesta trebuie să fie dat la volum maxim și să fie acordat pe cel mai puternic canal FM disponibil. În cazul în care celula funcționează, radioul din ea va fi silențios.
Dacă receptorul este chiar și ușor audibil, înseamnă că nu se realizează o ecranare sută la sută și ar trebui să căutați lacune în stratul conductor.
Un telefon mobil este, de asemenea, potrivit pentru a testa o cameră autoasamblată. Odată intrat în interior, acesta nu va mai primi semnale de la stația de bază, ceea ce înseamnă că atunci când îl sunați, veți auzi un mesaj corespunzător de la informatorul automat al operatorului de telefonie mobilă.
Articole conexe:
