Den geniale vitenskapsmannen og oppfinneren av 1800-tallet, Michael Faraday, er kjent for sitt aktive arbeid med elektrisitet, det elektromagnetiske feltet og relaterte fysiske fenomener. Et av de viktigste funnene var en beskyttende struktur kalt Faraday-buret. Nedenfor vil vi forstå hva det er og hvilken praktisk verdi oppfinnelsen representerer.
Innhold
Hva er et Faraday-bur
Et Faraday-bur er en boks med vegger laget av et svært ledende metall. Designet krever ikke en ekstern strømtilkobling, men er som regel jordet. Den fysiske effekten av cellen manifesteres under påvirkning av en ekstern faktor, som er elektromagnetisk stråling.
De første konstruksjonene for å demonstrere skjermingseffekten så ut som en vanlig celle, som ga navnet til dette fenomenet.Faktisk er ledningen eller de perforerte veggene til "boksen" praktiske for visuell kontroll av gjenstander eller enheter som befinner seg inne i et begrenset rom, men de kan enkelt erstattes med solide. Hovedsaken er at materialet er ledende.
Driftsprinsipp
Virkningen til Faraday-buret er basert på det faktum at ladningen, når den kommer inn i lederen, fordeles på overflaten, mens innsiden forblir nøytral. Faktisk er hele cellen, som består av et ledende materiale, en enkelt leder, hvis "ender" får den motsatte ladningen. Den resulterende elektriske strømmen skaper et felt som kompenserer for ytre påvirkninger. Den elektriske feltstyrken i den indre delen av en slik struktur er null.
Interessant nok, hvis feltet genereres inne i cellen, fungerer effekten også. Imidlertid vil ladningen i dette scenariet fordeles over den indre overflaten av gitteret eller annet ledende plan og vil ikke kunne trenge inn utenfor.
I engelsk terminologi høres CF ut som "Faraday shield", det vil si "Faraday shield / screen". Dette konseptet formidler godt essensen av enheten, som, som et skjold eller en beskyttende skjerm, reflekterer strålene som påvirker innholdet.
Det skal huskes at skjermingseffekten kun virker på et vekslende magnetfelt. Det forstyrrer ikke en konstant eller litt variabel magnetisk effekt, for eksempel det naturlige magnetiske potensialet til jorden.
For å bestemme om Faraday-kammeret vil reflektere høyfrekvent stråling, er det nok å vite størrelsen på rutenettcellene (hvis den ledende delen er laget i form av et bur) og bølgelengden til den virkende bølgen.Konstruksjonen er effektiv hvis den andre verdien er større enn den første.
Anvendelsessfærer for CF-effekten
Effekten oppdaget av Faraday har ikke bare vitenskapelig betydning, men også en ganske bred praktisk anvendelse. Det enkleste eksemplet på et Faraday-bur finner du i hverdagen, det er til stede i nesten ethvert kjøkken - dette er en mikrobølgeovn. Fem vegger av kroppen er laget av ganske tykke stålplater, og mellom de to lagene med dørglass er det et metalllag med perforeringer for bedre synlighet.
RF hytte
En radiofrekvenshytte er et rom isolert fra effektene av elektrisk, magnetisk og radiostråling, vanligvis fra et lite område. Veggene, gulvet og taket er utstyrt med sterkt ledende gitter som danner et lukket, men usynlig bur.
MR-rom
Høypresisjonsutstyr som en medisinsk tomograf for magnetisk resonansdiagnostikk krever nøye beskyttelse mot eksterne elektromagnetiske bølger. Den minste påvirkning utenfra kan påvirke resultatet av studien, så rommet der MR-enheten er plassert er fullstendig skjermet.
Laboratorier
I laboratorieforskning, for å oppnå nøyaktige resultater, er det viktig ikke bare å bruke avansert utstyr, men også å pålitelig beskytte det mot eksterne faktorer som magnetiske og elektriske felt.
Det skal forstås at dette ikke bare refererer til retningsbestemt stråling fra bestemte kilder, men også til elektromagnetisk støy som konstant er tilstede i atmosfæren, spesielt i befolkede områder og i deres nærhet.
For høykvalitets skjerming av utstyr med CF-effekt kreves spesialiserte designberegninger og profesjonell installasjon.
Beskyttelsesdrakter
For personer som jobber i områder med stor sannsynlighet for elektrisk støt, er det utviklet spesialdresser. Det øvre laget deres er laget av metallholdig stoff og er adskilt fra kroppen med et isolerende materiale. Ved gjenværende statisk eller elektrisk strøm flyter ladningen ned i det ytre skallet på settet.
Verneklær er uunnværlig når du arbeider med høyspentledninger. Selv uten strøm, beholder de et farlig nivå av statisk ladning på grunn av mange kilometer med elektriske ledninger.
I underholdningens verden
CF-effekten, fargerikt vist på scenen, er veldig spektakulær. I dette tilfellet brukes ofte ikke et enkelt bur, men et tilsynelatende vektløst skall laget av grovt netting, eller til og med en spesialdesignet dress som ligner vanlige klær. I dette tilfellet tilføres strømmen så effektivt som mulig, for eksempel ved hjelp av Tesla-spoler eller lignende enheter som lager en ladning fra en elektrostatisk generator.
Lag et Faraday-bur med egne hender
I hverdagen kan produksjon av en hjemmelaget CF være nødvendig for å "gjemme" dingser fra virkningen av forskjellige bølger som kan forårsake forstyrrelser i sensitiv elektronisk "stuffing".
Et eksempel på et slikt design er en kryssfinerboks ferdig på en bestemt måte. Siden kryssfiner fungerer som et isolerende lag, må det være helt rent og tørt. Du kan sette sammen boksen med egne hender eller ta den klar - det viktigste er at den monteres uten bruk av spiker eller andre metallfester. Montering utføres i flere stadier:
- Matfolie er delt inn i segmenter, i henhold til størrelsen på kryssfinerveggene eller emnene deres.
- Overflatene til den fremtidige boksen er trimmet med folie fra utsiden. I dette tilfellet bør den skinnende siden vendes utover.
- Veggene festes fra innsiden med teip, og et par musematter legges på bunnen av boksen.
- Det kontrolleres nøye at i lukket posisjon av lokket danner folielaget et kontinuerlig skall, uten de minste hull og brudd.
Det andre alternativet forutsetter at en gjør-det-selv-metalltank (panne, boks, boks, etc.) tjener som grunnlaget for Faraday-buret, i hvilket isolasjon er laget av papp, samme kryssfiner eller annet materiale. Betingelsen for en tettsittende passform av lokket for denne designen er ikke mindre viktig enn for den som er beskrevet ovenfor.
Trenger jeg å gjøre jording
Det er ingen konsensus om behovet for jording av CF. Det er obligatorisk å jorde store strukturer og de som kan bli påvirket av en spesielt kraftig elektrisk utladning.
Jording beskytter selvfølgelig mot nødsituasjoner når den akkumulerte sterke ladningen kan "bryte gjennom" luften og treffe en nærliggende gjenstand eller person.
Tester et hjemmelaget Faraday-bur
For å teste prinsippet til Faraday-buret i praksis, er det mest praktisk å bruke en kompakt batteridrevet radio. Den skal slås på med maksimalt volum og stilles inn på den kraftigste FM-kanalen som er tilgjengelig. Hvis cellen fungerer, vil radioen i den bli lydløs.
Hvis mottakeren er minst en liten, men hørbar, betyr det at hundre prosent skjerming ikke kunne oppnås, og hull i det ledende laget bør ses etter.
Egnet for testing av selvmontert kamera og mobiltelefon. Når du er inne, vil den slutte å motta signaler fra basestasjoner, det vil si at når du ringer den, vil du høre den tilsvarende meldingen fra den automatiske informanten til mobiloperatøren.
Lignende artikler:
