Saintis dan pencipta cemerlang abad ke-19, Michael Faraday, terkenal dengan kerja aktifnya dengan elektrik, medan elektromagnet dan fenomena fizikal yang berkaitan. Salah satu penemuan paling ketara ialah struktur pelindung yang dipanggil sangkar Faraday. Di bawah ini kita akan memahami apa itu dan apakah nilai praktikal yang diwakili oleh ciptaan itu.
Kandungan
Apa itu Sangkar Faraday
Sangkar Faraday ialah kotak dengan dinding yang diperbuat daripada logam yang sangat konduktif. Reka bentuk tidak memerlukan sambungan kuasa luaran, tetapi, sebagai peraturan, dibumikan. Kesan fizikal sel ditunjukkan di bawah pengaruh faktor luaran, iaitu sinaran elektromagnet.
Konstruk pertama yang menunjukkan kesan perisai kelihatan seperti sel biasa, yang memberikan nama kepada fenomena ini.Malah, wayar atau dinding berlubang "kotak" adalah mudah untuk kawalan visual objek atau peranti yang terletak di dalam ruang terkurung, tetapi ia boleh diganti dengan mudah dengan yang pepejal. Perkara utama ialah bahan itu konduktif.
Prinsip operasi
Tindakan sangkar Faraday adalah berdasarkan fakta bahawa cas, apabila ia memasuki konduktor, diedarkan pada permukaannya, manakala bahagian dalam kekal neutral. Malah, keseluruhan sel, yang terdiri daripada bahan konduktif, adalah konduktor tunggal, "hujung"nya memperoleh cas yang bertentangan. Arus elektrik yang terhasil mencipta medan yang mengimbangi pengaruh luar. Kekuatan medan elektrik di bahagian dalam struktur sedemikian adalah sifar.
Menariknya, jika medan dijana di dalam sel, maka kesannya juga berfungsi. Walau bagaimanapun, dalam senario ini, caj akan diagihkan ke atas permukaan dalam grid atau satah konduktif lain dan tidak akan dapat menembusi luar.
Dalam terminologi bahasa Inggeris, CF berbunyi seperti "Perisai Faraday", iaitu, "Perisai / skrin Faraday". Konsep ini menyampaikan intipati peranti dengan baik, yang, seperti perisai atau skrin pelindung, memantulkan sinar yang mempengaruhi kandungannya.
Perlu diingat bahawa kesan perisai hanya berfungsi pada medan magnet berselang-seli. Ia tidak mengganggu kesan magnet yang malar atau sedikit berubah, sebagai contoh, potensi magnet semula jadi Bumi.
Untuk menentukan sama ada ruang Faraday akan memantulkan sinaran frekuensi tinggi, cukup untuk mengetahui saiz sel grid (jika bahagian konduktif dibuat dalam bentuk sangkar) dan panjang gelombang gelombang bertindak.Pembinaan berkesan jika nilai kedua lebih besar daripada yang pertama.
Sfera penggunaan kesan CF
Kesan yang ditemui oleh Faraday bukan sahaja mempunyai makna saintifik, tetapi juga aplikasi praktikal yang agak luas. Contoh paling mudah sangkar Faraday boleh didapati dalam kehidupan seharian, ia terdapat di hampir mana-mana dapur - ini adalah ketuhar gelombang mikro. Lima dinding badannya diperbuat daripada plat keluli yang agak tebal, dan di antara dua lapisan kaca pintu terdapat lapisan logam dengan tebuk untuk penglihatan yang lebih baik.
kabin RF
Kabin frekuensi radio ialah bilik yang diasingkan daripada kesan pelepasan elektrik, magnet dan radio, biasanya di kawasan kecil. Dinding, lantai dan silingnya dilengkapi dengan jeriji konduktif tinggi yang membentuk sangkar tertutup tetapi tidak kelihatan.
Bilik MRI
Peralatan berketepatan tinggi seperti tomograf perubatan untuk diagnostik resonans magnetik memerlukan perlindungan yang teliti daripada gelombang elektromagnet luaran. Pengaruh luar yang sedikit boleh menjejaskan hasil kajian, jadi bilik di mana unit MRI terletak terlindung sepenuhnya.
Makmal
Dalam penyelidikan makmal, untuk mendapatkan hasil yang tepat, adalah penting bukan sahaja untuk menggunakan peralatan canggih, tetapi juga untuk melindunginya dengan pasti daripada faktor luaran seperti medan magnet dan elektrik.
Perlu difahami bahawa ini bukan sahaja merujuk kepada sinaran arah dari sumber tertentu, tetapi juga kepada bunyi elektromagnet yang sentiasa ada di atmosfera, terutamanya di kawasan berpenduduk dan di sekitarnya.
Untuk perisai berkualiti tinggi peralatan dengan kesan CF, pengiraan reka bentuk khusus dan pemasangan profesional diperlukan.
Pakaian Pelindung
Bagi orang yang bekerja di kawasan yang mempunyai kebarangkalian renjatan elektrik yang tinggi, sut khas telah dibangunkan. Lapisan atas mereka diperbuat daripada fabrik yang mengandungi logam dan dipisahkan daripada badan oleh bahan penebat. Sekiranya berlaku baki arus statik atau elektrik, cas mengalir ke bawah kulit luar kit.
Pakaian pelindung amat diperlukan apabila bekerja dengan talian voltan tinggi. Walaupun dinyahtenagakan, mereka mengekalkan tahap cas statik yang berbahaya disebabkan oleh wayar elektrik yang berkilometer.
Dalam dunia hiburan
Kesan CF, yang dipamerkan secara berwarna-warni di atas pentas, sangat menakjubkan. Dalam kes ini, bukan sangkar mudah yang sering digunakan, tetapi cangkerang yang kelihatan tidak berat dibuat daripada jaringan kasar, atau bahkan sut yang direka khas yang menyerupai pakaian biasa. Dalam kes ini, arus dibekalkan dengan seefektif mungkin, contohnya, menggunakan gegelung Tesla atau peranti serupa yang menghasilkan cas daripada penjana elektrostatik.
Membuat sangkar Faraday dengan tangan anda sendiri
Dalam kehidupan seharian, pembuatan CF buatan sendiri mungkin diperlukan untuk "menyembunyikan" alat daripada tindakan pelbagai gelombang yang boleh menyebabkan gangguan dalam "pemadat" elektronik yang sensitif.
Contoh reka bentuk sedemikian ialah kotak papan lapis yang disiapkan dengan cara tertentu. Oleh kerana papan lapis bertindak sebagai lapisan penebat, ia mestilah bersih dan kering dengan sempurna. Anda boleh memasang kotak dengan tangan anda sendiri atau sediakan - perkara utama ialah ia dipasang tanpa menggunakan paku atau pengikat logam lain. Perhimpunan dijalankan dalam beberapa peringkat:
- Kerajang makanan dibahagikan kepada segmen, mengikut saiz dinding papan lapis atau tempat kosongnya.
- Permukaan kotak masa depan dipangkas dengan kerajang dari luar. Dalam kes ini, bahagian berkilatnya harus dipusingkan ke luar.
- Dinding diikat dari dalam dengan pita pelekat, dan sepasang pad tetikus diletakkan di bahagian bawah kotak.
- Ia diperiksa dengan teliti bahawa dalam kedudukan tertutup tudung, lapisan foil membentuk cangkang berterusan, tanpa sedikit pun jurang dan pecah.
Pilihan kedua mengandaikan bahawa tangki logam buat sendiri (kuali, kotak, kotak, dll.) berfungsi sebagai asas sangkar Faraday, di dalamnya penebat diperbuat daripada kadbod, papan lapis yang sama atau bahan lain. Keadaan penutup yang sesuai untuk reka bentuk ini tidak kurang pentingnya daripada yang diterangkan di atas.
Adakah saya perlu melakukan pembumian
Tiada konsensus mengenai keperluan untuk membumikan CF. Ia adalah wajib untuk mengisar struktur besar dan yang boleh terjejas oleh nyahcas elektrik yang sangat kuat.
Pembumian, sudah tentu, melindungi daripada situasi kecemasan apabila cas kuat terkumpul boleh "memecah" udara dan mengenai objek atau orang berdekatan.
Menguji Sangkar Faraday Buatan Sendiri
Untuk menguji prinsip sangkar Faraday dalam amalan, adalah paling mudah untuk menggunakan radio berkuasa bateri padat. Ia harus dihidupkan pada volum maksimum dan ditala ke saluran FM paling berkuasa yang tersedia. Jika sel berfungsi, radio di dalamnya akan disenyapkan.
Jika penerima sekurang-kurangnya sedikit, tetapi boleh didengar, ini bermakna saringan seratus peratus tidak dapat dicapai, dan jurang dalam lapisan konduktif harus dicari.
Sesuai untuk menguji kamera dipasang sendiri dan telefon bimbit. Sebaik sahaja di dalam, ia akan berhenti menerima isyarat daripada stesen pangkalan, iaitu, apabila anda memanggilnya, anda akan mendengar mesej yang sepadan daripada pemberi maklumat automatik pengendali mudah alih.
Artikel yang serupa:
