Faraday cage, τι είναι, πώς λειτουργεί και πού χρησιμοποιείται στον σύγχρονο κόσμο
Το 1836, ο Άγγλος φυσικός Μ. Ο Faraday εφηύρε μια συσκευή για την προστασία εξοπλισμού από όλα τα είδη ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Παρά την αξιοσέβαστη ηλικία της εφεύρεσης, εξακολουθεί να ισχύει σήμερα. Αυτό είναι ένα κλουβί Faraday. Θα σας το πω σήμερα.
Τι είναι το κλουβί Faraday και πώς λειτουργεί
Έτσι, αυτή η συσκευή είναι ένα κλουβί, το οποίο είναι κατασκευασμένο από μέταλλο με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και στις περισσότερες περιπτώσεις είναι γειωμένο. Και η αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής είναι εξαιρετικά απλή:
Υπό την επίδραση ενός εξωτερικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μέσα στο μέταλλο της κυψέλης, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται. Ως αποτέλεσμα, οι αντίθετες πλευρές της κυψέλης της δομής αποκτούν ένα τέτοιο φορτίο ώστε το πεδίο που σχηματίζεται από αυτήν τείνει να αντισταθμίσει την επίδραση του εξωτερικού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
Αλλά ένα κλουβί Faraday δεν είναι σε θέση να προστατεύσει από ένα σταθερό ή αργά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Για παράδειγμα, σε ένα τέτοιο κλουβί, η πυξίδα δείχνει σωστά προς τα βόρεια, κάτι που μας λέει ότι οι μαγνητικές γραμμές της Γης διεισδύουν ελεύθερα στον εσωτερικό όγκο του κλουβιού.
Για τον έλεγχο της ακτινοβολίας υψηλής συχνότητας, το μέγεθος της κυψέλης πρέπει να είναι μικρότερο από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας.
Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα της θωράκισης εξαρτάται άμεσα από το σχήμα του αγώγιμου υλικού.
Σε αυτήν την περίπτωση, εντοπίζεται η ακόλουθη εξάρτηση: όσο πιο γρήγορα αλλάζει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, τόσο περισσότερο το υλικό αντιστέκεται στη διείσδυση του πεδίου στο κελί.
Ταυτόχρονα, όμως, ισχύει και το εξής: όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα πεδίου, τόσο καλύτερη διεισδύει μέσω του πλέγματος με σταθερό μέγεθος κυψέλης.
Εάν η πηγή ενός εναλλασσόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου τοποθετείται μέσα σε ένα μη γειωμένο κλουβί Faraday, τότε μπορεί να φανεί ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι αποσβεσμένα σε μικρότερο βαθμό από τα εισερχόμενα.
Σημείωση. Είναι μια κοινή παρανόηση ότι το κλουβί Faraday μπλοκάρει εντελώς το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αυτό (το κελί) ελαχιστοποιεί μόνο την επίδρασή του και ο βαθμός αυτής της μείωσης εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
1. Μέγεθος κυψέλης και ηλεκτρική αγωγιμότητα του μεταλλικού στοιχείου.
2. Η συχνότητα και το σχήμα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.
3. Απόσταση από την πηγή ακτινοβολίας.
4. Η δύναμη της πηγής μελέτης.
Και αποδεικνύεται ότι ένα κλουβί από στερεά φύλλα χάλυβα είναι πολύ πιο αποτελεσματικό στην καταστολή της ακτινοβολίας από οποιοδήποτε πλέγμα.
Η χρήση των κυττάρων Faraday στον σύγχρονο κόσμο
Έτσι, η αρχή της λειτουργίας είναι ξεκάθαρη και εξαιρετικά απλή, τώρα ας δούμε πού χρησιμοποιούνται τέτοια κελιά τώρα. Και για αυτό δεν χρειάζεται να πάμε στο εργαστήριο, αλλά απλά πηγαίνουμε στην κουζίνα και κοιτάμε το φούρνο μικροκυμάτων.
Το σώμα του είναι κατασκευασμένο από συμπαγές μέταλλο και ένα ειδικό μέταλλο εφαρμόζεται στη διαφανή πόρτα διάτρητο φύλλο σιδήρου με κυψέλη από 1 έως 3 mm, το οποίο εμποδίζει επιτυχώς την ακτινοβολία με μήκος κύματος 12 εκ.
Επίσης, αν κοιτάξετε το πιο συνηθισμένο τηλεοπτικό καλώδιο, θα δείτε ένα προστατευτικό περίβλημα σε αυτό, το οποίο είναι επίσης ένα κλουβί Faraday.
Τα τροποποιημένα κλουβιά χρησιμοποιούνται επίσης σε ειδικές προστατευτικές στολές για προσωπικό συντήρησης υποσταθμών με τάσεις άνω των 330 kV.
Ακόμα και αυτά τα λίγα παραδείγματα είναι αρκετά για να καταλάβουμε ότι η εφεύρεση του μεγάλου Μ. Ο Faraday ζει και χρησιμοποιείται πολύ ενεργά στον σύγχρονο κόσμο. Αν σας άρεσε το άρθρο, τότε αρέσει και σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!