Briljantni znanstvenik in izumitelj 19. stoletja Michael Faraday je znan po svojem aktivnem delu z elektriko, elektromagnetnim poljem in sorodnimi fizikalnimi pojavi. Eno najpomembnejših odkritij je bila zaščitna struktura, imenovana Faradayeva kletka. Spodaj bomo razumeli, kaj je in kakšno praktično vrednost predstavlja izum.
Vsebina
Kaj je Faradayeva kletka
Faradayeva kletka je škatla s stenami iz visoko prevodne kovine. Zasnova ne zahteva zunanje napajalne povezave, ampak je praviloma ozemljena. Fizični učinek celice se kaže pod vplivom zunanjega dejavnika, ki je elektromagnetno sevanje.
Prvi konstrukti za prikaz zaščitnega učinka so bili videti kot navadna celica, ki je dala ime temu pojavu.Dejansko so žice ali perforirane stene "škatle" primerne za vizualni nadzor predmetov ali naprav, ki se nahajajo znotraj omejenega prostora, vendar jih je mogoče enostavno zamenjati s trdnimi. Glavna stvar je, da je material prevoden.
Načelo delovanja
Delovanje Faradayeve kletke temelji na dejstvu, da se naboj, ko vstopi v prevodnik, porazdeli po njegovi površini, notranjost pa ostane nevtralna. Dejansko je celotna celica, sestavljena iz prevodnega materiala, en sam prevodnik, katerega "konci" pridobijo nasproten naboj. Nastali električni tok ustvari polje, ki kompenzira zunanje vplive. Jakost električnega polja v notranjem delu takšne strukture je nič.
Zanimivo je, da če se polje generira znotraj celice, potem tudi učinek deluje. Vendar bo v tem scenariju naboj razporejen po notranji površini mreže ali drugi prevodni ravnini in ne bo mogel prodreti navzven.
V angleški terminologiji CF zveni kot "Faradayev ščit", torej "Faradayev ščit / zaslon". Ta koncept dobro prenaša bistvo naprave, ki tako kot ščit ali zaščitni zaslon odbija žarke, ki vplivajo na njeno vsebino.
Ne smemo pozabiti, da zaščitni učinek deluje samo pri izmeničnem magnetnem polju. Ne moti stalnega ali rahlo spremenljivega magnetnega učinka, na primer naravnega magnetnega potenciala Zemlje.
Da bi ugotovili, ali bo Faradayeva komora odbijala visokofrekvenčno sevanje, je dovolj vedeti velikost mrežnih celic (če je prevodni del izdelan v obliki kletke) in valovno dolžino delujočega vala.Konstrukcija je učinkovita, če je druga vrednost večja od prve.
Področja uporabe učinka CF
Učinek, ki ga je odkril Faraday, nima le znanstvenega pomena, ampak tudi precej široko praktično uporabo. Najenostavnejši primer Faradayeve kletke je mogoče najti v vsakdanjem življenju, prisoten je v skoraj vsaki kuhinji - to je mikrovalovna pečica. Pet sten njegovega telesa je narejenih iz dokaj debelih jeklenih plošč, med dvema slojema vratnega stekla pa je kovinska plast z luknjami za boljšo vidljivost.
RF kabina
Radiofrekvenčna kabina je prostor, izoliran od učinkov električnih, magnetnih in radijskih emisij, običajno majhnega območja. Njegove stene, tla in strop so opremljeni z visoko prevodnimi rešetkami, ki tvorijo zaprto, a nevidno kletko.
MRI sobe
Visoko natančna oprema, kot je medicinski tomograf za diagnostiko z magnetno resonanco, zahteva skrbno zaščito pred zunanjimi elektromagnetnimi valovi. Najmanjši zunanji vpliv lahko vpliva na rezultat študije, zato je prostor, v katerem se nahaja enota MRI, popolnoma zaščiten.
Laboratoriji
Pri laboratorijskih raziskavah je za pridobitev točnih rezultatov pomembna ne le uporaba napredne opreme, temveč tudi njena zanesljiva zaščita pred zunanjimi dejavniki, kot so magnetna in električna polja.
Treba je razumeti, da se to ne nanaša le na usmerjeno sevanje iz določenih virov, temveč tudi na elektromagnetni šum, ki je nenehno prisoten v ozračju, zlasti v naseljenih območjih in v njihovi bližini.
Za visoko kakovostno zaščito opreme s CF učinkom so potrebni specializirani načrtovalni izračuni in profesionalna montaža.
Zaščitne obleke
Za ljudi, ki delajo na območjih z veliko verjetnostjo električnega udara, so bile razvite posebne obleke. Njihov zgornji sloj je izdelan iz tkanine, ki vsebuje kovino, in je od telesa ločen z izolacijskim materialom. V primeru preostalega statičnega ali električnega toka naboj teče po zunanji ovojnici kompleta.
Zaščitna oblačila so nepogrešljiva pri delu z visokonapetostnimi vodovi. Tudi brez napetosti ohranijo nevarno raven statičnega naboja zaradi številnih kilometrov električnih žic.
V svetu zabave
Učinek CF, barvito prikazan na odru, je zelo spektakularen. V tem primeru se pogosto ne uporablja preprosta kletka, ampak na videz breztežna lupina iz grobe mreže ali celo posebej oblikovana obleka, ki spominja na navadna oblačila. V tem primeru se tok dovaja čim bolj učinkovito, na primer z uporabo Teslovih tuljav ali podobnih naprav, ki ustvarjajo naboj iz elektrostatičnega generatorja.
Izdelava Faradayeve kletke z lastnimi rokami
V vsakdanjem življenju bo morda potrebna izdelava domačega CF, da bi pripomočke "skrili" pred delovanjem različnih valov, ki lahko povzročijo motnje v občutljivem elektronskem "polnjenju".
Primer takšne zasnove je škatla iz vezanega lesa, končana na določen način. Ker vezan les deluje kot izolacijska plast, mora biti popolnoma čist in suh. Škatlo lahko sestavite z lastnimi rokami ali pa jo vzamete pripravljeno - glavna stvar je, da jo sestavite brez uporabe žebljev ali drugih kovinskih pritrdilnih elementov. Montaža se izvaja v več fazah:
- Prehrambena folija je razdeljena na segmente, glede na velikost sten iz vezanega lesa ali njihovih delov.
- Površine bodoče škatle so od zunaj obrezane s folijo. V tem primeru mora biti njegova sijoča stran obrnjena navzven.
- Stene so od znotraj pritrjene z lepilnim trakom, na dno škatle pa je nameščen par podloge za miško.
- Previdno se preveri, da v zaprtem položaju pokrova plast folije tvori neprekinjeno lupino, brez najmanjših vrzeli in zlomov.
Druga možnost predvideva, da kot osnova za Faradayjevo kletko služi kovinski rezervoar, ki ga naredite sami (ponev, škatla, škatla itd.), znotraj katere je izolacija izdelana iz kartona, iste vezane plošče ali drugega materiala. Stanje tesnega prileganja pokrova za to zasnovo ni nič manj pomembno kot za zgoraj opisano.
Ali moram opraviti ozemljitev
Ni soglasja o potrebi po ozemljitvi CF. Obvezno je ozemljiti velike objekte in tiste, na katere lahko vpliva posebno močna električna razelektritev.
Ozemljitev seveda ščiti pred izrednimi razmerami, ko lahko nakopičeni močan naboj "prebije" zrak in udari v bližnji predmet ali osebo.
Testiranje domače Faradayeve kletke
Za preizkušanje načela Faradayeve kletke v praksi je najbolj priročno uporabiti kompakten radio na baterije. Vklopiti ga je treba pri največji glasnosti in nastaviti na najmočnejši razpoložljivi FM kanal. Če celica deluje, bo radio v njej utišan.
Če je sprejemnik vsaj malo, a slišen, to pomeni, da ni bilo mogoče doseči stoodstotnega zaslona in je treba iskati vrzeli v prevodni plasti.
Primerno za testiranje samostojnega fotoaparata in mobilnega telefona. Ko bo notri, bo prenehal prejemati signale iz baznih postaj, torej ko ga pokličete, boste slišali ustrezno sporočilo avtomatskega informatorja mobilnega operaterja.
Podobni članki:
