Geniálny vedec a vynálezca 19. storočia Michael Faraday je známy svojou aktívnou prácou s elektrinou, elektromagnetickým poľom a súvisiacimi fyzikálnymi javmi. Jedným z najvýznamnejších objavov bola ochranná štruktúra nazývaná Faradayova klietka. Nižšie pochopíme, čo to je a akú praktickú hodnotu vynález predstavuje.
Obsah
Čo je Faradayova klietka
Faradayova klietka je box so stenami vyrobenými z vysoko vodivého kovu. Konštrukcia nevyžaduje externé napájanie, ale spravidla je uzemnená. Fyzikálny účinok bunky sa prejavuje pod vplyvom vonkajšieho faktora, ktorým je elektromagnetické žiarenie.
Prvé konštrukcie, ktoré demonštrovali efekt tienenia, vyzerali ako obyčajná bunka, ktorá dala tomuto javu meno.V skutočnosti sú drôtené alebo perforované steny "škatule" vhodné na vizuálnu kontrolu predmetov alebo zariadení umiestnených vo vnútri stiesneného priestoru, ale dajú sa ľahko nahradiť pevnými. Hlavná vec je, že materiál je vodivý.
Princíp fungovania
Činnosť Faradayovej klietky je založená na skutočnosti, že náboj, keď vstúpi do vodiča, sa rozloží na jeho povrchu, zatiaľ čo vnútro zostáva neutrálne. V skutočnosti je celý článok, pozostávajúci z vodivého materiálu, jeden vodič, ktorého „konce“ získavajú opačný náboj. Výsledný elektrický prúd vytvára pole, ktoré kompenzuje vonkajšie vplyvy. Intenzita elektrického poľa vo vnútornej časti takejto konštrukcie je nulová.
Zaujímavé je, že ak sa pole generuje vo vnútri bunky, potom funguje aj efekt. V tomto scenári však bude náboj distribuovaný po vnútornom povrchu mriežky alebo inej vodivej roviny a nebude schopný preniknúť von.
V anglickej terminológii znie CF ako „Faradayov štít“, teda „Faradayov štít / obrazovka“. Tento koncept dobre vyjadruje podstatu zariadenia, ktoré podobne ako štít alebo ochranná clona odráža lúče, ktoré ovplyvňujú jeho obsah.
Malo by sa pamätať na to, že tieniaci efekt funguje iba na striedavé magnetické pole. Neinterferuje s konštantným alebo mierne premenlivým magnetickým efektom, napríklad s prirodzeným magnetickým potenciálom Zeme.
Na určenie, či bude Faradayova komora odrážať vysokofrekvenčné žiarenie, stačí poznať veľkosť buniek mriežky (ak je vodivá časť vyrobená vo forme klietky) a vlnovú dĺžku pôsobiacej vlny.Konštrukcia je účinná, ak je druhá hodnota väčšia ako prvá.
Oblasti použitia CF efektu
Faradayom objavený efekt má nielen vedecký význam, ale aj pomerne široké praktické využitie. Najjednoduchší príklad Faradayovej klietky možno nájsť v každodennom živote, je prítomný takmer v každej kuchyni - ide o mikrovlnnú rúru. Päť stien jeho tela je vyrobených z poriadne hrubých oceľových plátov a medzi dvoma vrstvami skla dverí je kovová vrstva s perforáciou pre lepšiu viditeľnosť.
RF kabína
Rádiofrekvenčná kabína je miestnosť izolovaná od účinkov elektrického, magnetického a rádiového vyžarovania, zvyčajne malej plochy. Jeho steny, podlaha a strop sú vybavené vysoko vodivými mriežkami, ktoré tvoria uzavretú, no neviditeľnú klietku.
MRI miestnosti
Vysoko presné zariadenia, ako je lekársky tomograf na diagnostiku magnetickou rezonanciou, vyžadujú starostlivú ochranu pred vonkajšími elektromagnetickými vlnami. Najmenší vonkajší vplyv môže ovplyvniť výsledok štúdie, takže miestnosť, v ktorej sa nachádza jednotka MRI, je úplne tienená.
Laboratóriá
Pri laboratórnom výskume je na získanie presných výsledkov dôležité nielen používať moderné vybavenie, ale aj spoľahlivo ho chrániť pred vonkajšími faktormi, ako sú magnetické a elektrické polia.
Malo by byť zrejmé, že sa to netýka len smerového žiarenia zo špecifických zdrojov, ale aj elektromagnetického šumu, ktorý je neustále prítomný v atmosfére, najmä v obývaných oblastiach a v ich blízkosti.
Pre kvalitné tienenie zariadení s CF efektom sú potrebné špecializované konštrukčné výpočty a odborná montáž.
Ochranné obleky
Pre ľudí pracujúcich v oblastiach s vysokou pravdepodobnosťou úrazu elektrickým prúdom boli vyvinuté špeciálne obleky. Ich horná vrstva je vyrobená z tkaniny obsahujúcej kov a je oddelená od tela izolačným materiálom. V prípade zvyškového statického alebo elektrického prúdu stečie náboj po vonkajšom plášti súpravy.
Ochranný odev je nevyhnutný pri práci s vedením vysokého napätia. Dokonca aj bez napätia si zachovávajú nebezpečnú úroveň statického náboja v dôsledku mnohých kilometrov elektrických drôtov.
Vo svete zábavy
Efekt CF, farebne zobrazený na pódiu, je veľmi veľkolepý. V tomto prípade sa často nepoužíva jednoduchá klietka, ale zdanlivo beztiažová škrupina vyrobená z hrubej sieťoviny alebo dokonca špeciálne navrhnutý oblek, ktorý pripomína bežné oblečenie. V tomto prípade je prúd dodávaný čo najefektívnejšie, napríklad pomocou Teslových cievok alebo podobných zariadení, ktoré vytvárajú náboj z elektrostatického generátora.
Vytvorenie Faradayovej klietky vlastnými rukami
V každodennom živote môže byť výroba domáceho CF nevyhnutná na „skrytie“ gadgetov pred pôsobením rôznych vĺn, ktoré môžu spôsobiť poruchy v citlivej elektronickej „výplni“.
Príkladom takéhoto dizajnu je preglejková krabica dokončená určitým spôsobom. Keďže preglejka pôsobí ako izolačná vrstva, musí byť dokonale čistá a suchá. Krabicu si môžete zostaviť vlastnými rukami alebo si ju pripraviť - hlavná vec je, že sa dá zostaviť bez použitia klincov alebo iných kovových spojovacích prvkov. Montáž sa vykonáva v niekoľkých etapách:
- Potravinová fólia je rozdelená na segmenty, podľa veľkosti preglejkových stien alebo ich prírezov.
- Povrchy budúcej krabice sú z vonkajšej strany orezané fóliou. V tomto prípade by mala byť jeho lesklá strana otočená smerom von.
- Steny sú zvnútra pripevnené lepiacou páskou a na spodok krabice je umiestnený pár podložiek pod myš.
- Dôkladne sa kontroluje, že v zatvorenej polohe veka tvorí fóliová vrstva súvislú škrupinu, bez najmenších medzier a zlomov.
Druhá možnosť predpokladá, že ako základ Faradayovej klietky slúži kovová nádrž pre domácich majstrov (panvica, krabica, krabica atď.), Vo vnútri ktorej je izolácia vyrobená z lepenky, rovnakej preglejky alebo iného materiálu. Podmienka priliehavého dosadnutia veka pre tento dizajn nie je o nič menej dôležitá ako pre ten opísaný vyššie.
Musím urobiť uzemnenie
Neexistuje konsenzus o potrebe uzemnenia CF. Je povinné uzemniť veľké konštrukcie a také, ktoré môžu byť ovplyvnené obzvlášť silným elektrickým výbojom.
Uzemnenie samozrejme chráni pred núdzovými situáciami, keď nahromadený silný náboj môže „preraziť“ vzduch a zasiahnuť blízky objekt alebo osobu.
Testovanie domácej Faradayovej klietky
Na vyskúšanie princípu Faradayovej klietky v praxi je najvýhodnejšie použiť kompaktné rádio na batérie. Mal by byť zapnutý na maximálnu hlasitosť a naladený na najvýkonnejší dostupný FM kanál. Ak bunka funguje, rádio v nej bude stíšené.
Ak je prijímač aspoň trochu, ale počuteľný, znamená to, že sa nepodarilo dosiahnuť stopercentné tienenie a treba hľadať medzery vo vodivej vrstve.
Vhodné na testovanie samostatne zostaveného fotoaparátu a mobilného telefónu. Keď sa dostane dovnútra, prestane prijímať signály zo základňových staníc, to znamená, že keď naň zavoláte, budete počuť zodpovedajúcu správu od automatického informátora mobilného operátora.
Podobné články:
