Geniální vědec a vynálezce 19. století Michael Faraday je známý svou aktivní prací s elektřinou, elektromagnetickým polem a souvisejícími fyzikálními jevy. Jedním z jeho významných objevů byla ochranná konstrukce zvaná Faradayova klec. Níže se budeme zabývat tím, co to je a jakou praktickou hodnotu tento vynález představuje.
Obsah
Co je Faradayova klec
Faradayova klec je krabice se stěnami z vysoce vodivého kovu. Konstrukce nevyžaduje žádné vnější připojení napájení, ale je běžně uzemněná. Fyzikální účinek klece vzniká, když je vystavena vnějšímu faktoru, kterým je elektromagnetické záření.
První konstrukce, které demonstrovaly stínící efekt, měly podobu obyčejné klece, která dala tomuto jevu jméno. Drátěné nebo perforované stěny "krabice" jsou ve skutečnosti vhodné pro vizuální kontrolu předmětů nebo zařízení uvnitř uzavřeného prostoru, ale lze je snadno nahradit pevnými. Hlavní je, že materiál musí být vodivý.
Princip fungování
Působení Faradayovy klece je založeno na tom, že náboj je rozložen na povrchu vodiče, zatímco uvnitř zůstává neutrální. Ve skutečnosti je celý článek, tvořený vodivým materiálem, jediným vodičem, jehož "konce" získávají opačný náboj. Elektrický proud vznikající v tomto případě vytváří pole, které kompenzuje vnější vliv. Intenzita elektrického pole uvnitř takové struktury je nulová.
Zajímavé je, že pokud je pole generováno uvnitř buňky, efekt funguje také. V tomto případě však bude náboj rozložen na vnitřním povrchu síťky nebo jiné vodivé roviny a nebude moci proniknout ven.
V anglicky mluvící terminologii se QF nazývá "Faraday shield", tedy "Faradayův štít/stínění". Tento koncept dobře vystihuje podstatu zařízení, které podobně jako štít nebo ochranná obrazovka odráží paprsky působící na jeho obsah.
Je třeba mít na paměti, že stínicí efekt funguje pouze při střídavém magnetickém poli. Nerušeně působí na trvalé nebo slabě střídavé magnetické vlivy, jako je například přirozený magnetický potenciál Země.
K určení, zda Faradayova komora bude odrážet vysokofrekvenční záření, stačí znát velikost ok (pokud je vodivá část vyrobena ve formě klece) a vlnovou délku ovlivňujícího záření. Návrh je účinný, pokud je druhá hodnota větší než první.
Oblasti použití efektu QF
Faradayem objevený efekt má nejen vědecký význam, ale i poměrně široké praktické využití. Nejjednodušší příklad Faradayovy klece najdeme v každodenním životě; je téměř v každé kuchyni - je to mikrovlnná trouba. Jeho pět stěn je vyrobeno ze silných ocelových plechů a mezi dvěma vrstvami skla ve dveřích je kovová vrstva s perforovanými otvory pro lepší viditelnost.
Radiofrekvenční kabina
VF kabina je místnost izolovaná od elektrického, magnetického a vyzařovaného záření, obvykle o malé ploše. Jeho stěny, podlaha a strop jsou vybaveny vysoce vodivými mřížemi, které tvoří uzavřenou, ale zvenčí neviditelnou klec.
Místnosti MRI
Vysoce přesné zařízení, jako je lékařský skener MRI, vyžaduje pečlivou ochranu před vnějšími elektromagnetickými vlnami. Sebemenší vnější vlivy mohou ovlivnit výsledky vyšetření, proto je místnost, kde je umístěn přístroj MRI, plně stíněná.
Laboratoře
Při laboratorních testech je důležité nejen používat moderní zařízení, ale také je spolehlivě chránit před vnějšími vlivy, jako jsou magnetická a elektrická pole, aby bylo možné získat přesné výsledky.
Je třeba si uvědomit, že se nejedná pouze o směrové záření z konkrétních zdrojů, ale také o elektromagnetický šum, který je v atmosféře neustále přítomen, zejména v obydlených oblastech a v jejich blízkosti.
Kvalitní stínění zařízení s CF efektem vyžaduje speciální konstrukční výpočty a odbornou instalaci.
Ochranné obleky
Pro osoby pracující v oblastech s vysokým rizikem úrazu elektrickým proudem byly vyvinuty speciální obleky. Jejich horní vrstva je vyrobena z tkaniny obsahující kov a od těla je oddělena izolačním materiálem. V případě vystavení zbytkovému statickému nebo elektrickému proudu stéká po vnějším plášti soupravy náboj.
Při práci na vedeních vysokého napětí je nezbytný ochranný oděv. I když jsou bez napětí, udržují nebezpečnou úroveň statického náboje kvůli mnoha kilometrům elektrických vodičů.
Ve světě zábavy
Efekt KF, který je na jevišti barevný, je velmi efektní. Často se používá jednoduchá klec, ale spíše zdánlivě beztížný obal z velkých ok nebo dokonce speciálně zkonstruovaný kostým, který se podobá běžnému oblečení. V tomto případě se proud aplikuje co nejefektivněji, například pomocí Teslových cívek nebo podobných zařízení, která vytvářejí náboj z elektrostatického generátoru.
Výroba domácí Faradayovy klece vlastníma rukama
V každodenním životě může být nezbytné vyrobit domácí klec, která "skryje" gadgety před působením různých vln, které mohou způsobit poruchy v citlivé elektronické "výplni".
Příkladem takové konstrukce je překližková krabice, která byla určitým způsobem dokončena. Protože překližka slouží jako izolační vrstva, musí být dokonale čistá a suchá. Krabici si můžete sestavit sami nebo si ji nechat vyrobit, pokud je sestavena bez použití hřebíků nebo jiných kovových spojovacích prvků. Montáž by měla být provedena v několika krocích:
- Potravinářská fólie se dělí na segmenty podle velikosti stěn překližky nebo jejich polotovarů.
- Povrchy budoucí krabice jsou z vnější strany vyloženy fólií. Lesklá strana fólie by měla směřovat ven.
- Zevnitř slepte stěny a na dno krabice umístěte několik podložek pod počítačovou myš.
- Pečlivě zkontrolujte, zda po zavření víka tvoří vrstva fólie souvislý obal bez sebemenších mezer nebo trhlin.
Druhá varianta předpokládá, že základem Faradayovy klece s vlastními rukama je kovová nádrž (hrnec, krabice, krabice atd.), Uvnitř které je izolace uspořádána z lepenky, stejné překližky nebo jiného materiálu. Podmínka těsného uložení víka je u této konstrukce stejně důležitá jako u výše popsané.
Musím provést uzemnění?
Neexistuje shoda na tom, zda musí být CF uzemněn. Velké stavby a stavby, které mohou být zasaženy obzvláště silnými elektrickými výboji, musí být vždy uzemněny.
Uzemnění rozhodně chrání před abnormálními situacemi, kdy nahromaděný silný náboj může "prorazit" vzdušné prostředí a zasáhnout blízký předmět nebo osobu.
Testování podomácku vyrobené Faradayovy klece
Pro praktické vyzkoušení principu Faradayovy klece je nejlepší použít kompaktní rádiový přijímač napájený z baterie. Měla by být nastavena na maximální hlasitost a nejsilnější dostupný kanál FM. Pokud mobil funguje, rádio v něm utichne.
Pokud je přijímač alespoň trochu slyšet, znamená to, že není dosaženo stoprocentního stínění a měli byste hledat mezery ve vodivé vrstvě.
K testování vlastnoručně sestaveného fotoaparátu je vhodný také mobilní telefon. Jakmile se dostane dovnitř, přestane přijímat signály základnové stanice, což znamená, že když na něj zavoláte, uslyšíte odpovídající zprávu od automatického informátora mobilního operátora.
Související články:
