Брилянтният учен и изобретател от 19-ти век Майкъл Фарадей е известен с активната си работа с електричеството, електромагнитното поле и свързаните с тях физически явления. Едно от най-значимите открития беше защитна конструкция, наречена клетката на Фарадей. По-долу ще разберем какво представлява и каква практическа стойност представлява изобретението.
Съдържание
Какво е клетка Фарадей
Клетка на Фарадей е кутия със стени, изработени от високопроводим метал. Дизайнът не изисква външно захранване, но като правило е заземен. Физическият ефект на клетката се проявява под въздействието на външен фактор, който е електромагнитно излъчване.
Първите конструкции, демонстриращи екраниращия ефект, изглеждаха като обикновена клетка, което дава името на това явление.Всъщност телта или перфорираните стени на "кутията" са удобни за визуален контрол на предмети или устройства, разположени в затворено пространство, но могат лесно да бъдат заменени с плътни. Основното е, че материалът е проводим.
Принцип на действие
Действието на клетката на Фарадей се основава на факта, че зарядът, когато влезе в проводника, се разпределя по повърхността му, докато вътрешността остава неутрална. Всъщност цялата клетка, състояща се от проводящ материал, е единичен проводник, чиито "краища" придобиват противоположен заряд. Полученият електрически ток създава поле, което компенсира външните влияния. Силата на електрическото поле във вътрешната част на такава структура е нула.
Интересното е, че ако полето се генерира вътре в клетката, тогава ефектът също работи. Въпреки това, в този сценарий зарядът ще бъде разпределен върху вътрешната повърхност на мрежата или друга проводяща равнина и няма да може да проникне навън.
В английската терминология CF звучи като „щит на Фарадей“, тоест „щит на Фарадей / екран“. Тази концепция добре предава същността на устройството, което като щит или защитен екран отразява лъчите, които влияят върху съдържанието му.
Трябва да се помни, че екраниращият ефект работи само при променливо магнитно поле. Той не пречи на постоянен или леко променлив магнитен ефект, например естествения магнитен потенциал на Земята.
За да се определи дали камерата на Фарадей ще отразява високочестотното лъчение, достатъчно е да се знае размерът на клетките на мрежата (ако проводящата част е направена под формата на клетка) и дължината на вълната на действащата вълна.Конструкцията е ефективна, ако втората стойност е по-голяма от първата.
Сфери на приложение на ефекта CF
Откритият от Фарадей ефект има не само научно значение, но и доста широко практическо приложение. Най-простият пример за клетка Фарадей може да се намери в ежедневието, той присъства в почти всяка кухня - това е микровълнова фурна. Петте стени на тялото му са направени от доста дебели стоманени плочи, а между двата слоя стъкло на вратата има метален слой с перфорации за по-добра видимост.
RF кабина
Радиочестотна кабина е помещение, изолирано от въздействието на електрическо, магнитно и радио излъчване, обикновено на малка площ. Неговите стени, под и таван са оборудвани с високопроводими решетки, които образуват затворена, но невидима клетка.
ЯМР стаи
Високоточната апаратура като медицински томограф за магнитно-резонансна диагностика изисква внимателна защита от външни електромагнитни вълни. Най-малкото външно влияние може да повлияе на резултата от изследването, така че стаята, в която се намира ядрено-магнитен резонанс, е напълно екранирана.
лаборатории
При лабораторните изследвания, за да се получат точни резултати, е важно не само да се използва съвременно оборудване, но и да се предпази надеждно от външни фактори като магнитни и електрически полета.
Трябва да се разбере, че това се отнася не само до насочено излъчване от специфични източници, но и до електромагнитен шум, който постоянно присъства в атмосферата, особено в населените места и в близост до тях.
За висококачествено екраниране на оборудване с CF ефект са необходими специализирани проектни изчисления и професионален монтаж.
Защитни костюми
За хора, работещи в райони с висока вероятност от токов удар, са разработени специални костюми. Горният им слой е изработен от металосъдържаща тъкан и е отделен от тялото с изолационен материал. В случай на остатъчен статичен или електрически ток, зарядът се стича надолу по външната обвивка на комплекта.
Защитното облекло е незаменимо при работа с високоволтови линии. Дори и без захранване, те запазват опасно ниво на статичен заряд поради много километри електрически проводници.
В света на забавленията
Ефектът CF, цветно показан на сцената, е много ефектен. В този случай често се използва не обикновена клетка, а привидно безтегловна обвивка от груба мрежа или дори специално проектиран костюм, който наподобява обикновени дрехи. В този случай токът се подава възможно най-ефективно, например с помощта на бобини на Tesla или подобни устройства, които създават заряд от електростатичен генератор.
Изработване на клетка Фарадей със собствените си ръце
В ежедневието производството на домашно приготвен CF може да е необходимо, за да се „скрият“ джаджи от действието на различни вълни, които могат да причинят смущения в чувствителната електронна „пълнеж“.
Пример за такъв дизайн е кутия от шперплат, завършена по определен начин. Тъй като шперплатът действа като изолационен слой, той трябва да бъде идеално чист и сух. Можете да сглобите кутията със собствените си ръце или да я вземете готова - основното е тя да бъде сглобена без използване на пирони или други метални крепежни елементи. Монтажът се извършва на няколко етапа:
- Хранителното фолио се разделя на сегменти, според размера на стените от шперплат или техните заготовки.
- Повърхностите на бъдещата кутия са подрязани с фолио отвън. В този случай лъскавата му страна трябва да бъде обърната навън.
- Стените се закрепват отвътре с тиксо, а на дъното на кутията се поставят чифт подложки за мишка.
- Внимателно се проверява дали в затворено положение на капака фолиото образува непрекъсната обвивка, без най-малки пролуки и счупвания.
Вторият вариант предполага, че метален резервоар "направи си сам" (тиган, кутия, кутия и т.н.) служи като основа на клетката на Фарадей, вътре в която е направена изолация от картон, същия шперплат или друг материал. Състоянието на плътно прилягане на капака за този дизайн е не по-малко важно, отколкото за описания по-горе.
Трябва ли да направя заземяване
Няма консенсус относно необходимостта от заземяване на CF. Заземяването на големи конструкции и такива, които могат да бъдат засегнати от особено мощен електрически разряд е задължително.
Заземяването, разбира се, предпазва от извънредни ситуации, когато натрупаният силен заряд може да „пробие“ въздуха и да удари близък обект или човек.
Тестване на домашна клетка Фарадей
За да тествате принципа на клетката Фарадей на практика, най-удобно е да използвате компактно радио, захранвано от батерии. Трябва да се включи на максимална сила на звука и да се настрои на най-мощния наличен FM канал. Ако клетката работи, радиото в нея ще бъде заглушено.
Ако приемникът е поне малко, но се чува, това означава, че не може да се постигне сто процента екраниране и трябва да се търсят пропуски в проводящия слой.
Подходящ за тестване на самостоятелно сглобени фотоапарат и мобилен телефон. След като влезе в него, той ще спре да получава сигнали от базови станции, тоест когато го извикате, ще чуете съответното съобщение от автоматичния информатор на мобилния оператор.
Подобни статии:
