自分の手でファラデーケージ

19 世紀の天才科学者であり発明家であるマイケル ファラデーは、電気、電磁場、および関連する物理現象に関する活発な研究で知られています。彼の重要な発見の 1 つは、ファラデー ケージと呼ばれる保護構造でした。以下では、それが何であり、発明が表す実用的な価値を調べてみましょう。

ファラデーケージとは

ファラデーケージは、導電性の高い金属の壁を持つ箱です。この設計では外部電源接続は必要ありませんが、通常は接地されています。ケージの物理的効果は、電磁放射である外的要因にさらされると現れます。

シールド効果を実証する最初の構造は、その現象にその名前を与えた普通のケージの外観を持っていました.実際、「ボックス」のワイヤーまたは穴の開いた壁は、密閉された空間内のオブジェクトまたはデバイスを視覚的に制御するのに便利ですが、それらは簡単に固体のものに置き換えることができます.主なことは、材料が導電性でなければならないということです。

行動原理

ファラデーケージの動作は、導体に入ったときの電荷がその表面に分布し、内部は中性のままであるという事実に基づいています。実際、導電性材料で構成されるセル全体は単一の導体であり、その「端」は反対の電荷を獲得します。この場合に発生する電流は、外部の影響を補償するフィールドを作成します。このような構造の内部の電界強度はゼロです。

興味深いことに、フィールドがセル内に生成されている場合、その効果も機能します。ただし、この場合、電荷はメッシュまたは他の導電面の内面に分布し、外部に浸透することはできません。

英語圏の用語では、QF は「ファラデー シールド」、つまり「ファラデー シールド/スクリーン」のように聞こえます。この概念は、シールドや保護スクリーンのように、デバイスに影響を与える光線を反射するデバイスの本質をよく捉えています。コンテンツ。

シールド効果は交流磁場でのみ機能することに注意してください。地球の自然な磁気ポテンシャルなど、永続的または弱く交互に変化する磁気の影響を妨げません。

ファラデー チャンバーが高周波放射を反射するかどうかを判断するには、グリッド セルのサイズ (伝導部分がセルの形で作られている場合) と影響を与える波長の長さを知るだけで十分です。 2 番目の値が最初の値より大きい場合、設計は有効です。

QF効果の適用範囲

ファラデーによって発見された効果は、科学的な意味だけでなく、かなり広い実用的用途もあります。ファラデーケージの最も単純な例は、日常生活の中で見つけることができ、ほとんどすべてのキッチンに存在します - それは電子レンジです.その5つのボディ壁は十分に厚い鋼板でできており、ドアの2層のガラスの間には、視認性を高めるための貫通孔を備えた金属層があります。

RFブース

無線周波数キャビンは、電気、磁気、および無線放射の影響から隔離された部屋で、通常は小さなエリアです。その壁、床、天井には導電率の高いグリッドが埋め込まれており、密閉されているが外部からは見えないケージを形成しています。

MRI室

医療用 MRI スキャナーなどの高精度機器は、外部の電磁波から慎重に保護する必要があります。わずかな外部からの影響が研究の結果に影響を与える可能性があるため、MRI ユニットが配置されている部屋は完全に遮蔽されています。

研究所

実験室での研究では、正確な結果を得るために、高度な機器を使用するだけでなく、磁場や電場などの外的要因から確実にシールドすることが重要です。

特定の発生源からの指向性放射だけでなく、特に人口密集地およびその近くの大気中に常に存在する電磁ノイズも意味していることを理解する必要があります。

CF 効果を持つ機器の定性的なシールドには、特殊な設計計算と専門的な設置が必要です。

防護服

感電死の可能性が高い地域で働く人々のために、特別なスーツが開発されました。それらの上層は金属を含む生地でできており、断熱材によって本体から分離されています。残留静電気または電流にさらされた場合、電荷はキットの外側ジャケットを流れ落ちます。

高圧線での作業には防護服が欠かせません。電源を切っても、何キロメートルにもわたる電線があるため、危険なレベルの静電荷が保持されます。

楽しい世界で

ステージ上でカラフルにデザインされたKF効果は非常に壮観です。この場合、多くの場合、単純なケージは使用されませんが、大きなメッシュメッシュの一見無重量のシェル、または従来の衣服に似た特別に設計されたスーツでさえ使用されます.この場合、電流は、例えば、静電発生器から電荷を生成するテスラコイルまたは同様のデバイスによって、可能な限り効果的に供給されます。

自分の手でファラデーケージを作る

日常生活では、敏感な電子の「詰め物」に乱れを引き起こす可能性のあるさまざまな波の作用からガジェットを「隠す」ために、手作りのケージを作る必要があるかもしれません.

そのような構造の例は、特定の方法で仕上げられた合板ボックスです。合板は断熱層として機能するため、完全に清潔で乾燥している必要があります。あなたは自分の手で箱を組み立てるか、既製のものを取ることができます - それが釘や他の金属製の留め具を使わずに組み立てられたという主なもの。組み立てはいくつかの段階で行われます。

1. 合板の壁またはそのブランクのサイズに応じて、食品用ホイルはセクションに分割されます。
2. 将来の箱の表面は、外側からホイルでトリミングされています。同時に、その光沢のある面を外側に向ける必要があります。
3. 内側の壁はセロハンテープで固定されており、箱の底にはコンピューターのマウス用のマットがいくつか置かれています。
4. 蓋を閉じた状態で、ホイル層がわずかな隙間や破れのない連続したシェルを形成していることを注意深く確認してください。

2番目のバリエーションは、自分の手でファラデーケージの基礎が金属製のタンク（鍋、箱、箱など）であり、その中に段ボール、同じ合板または他の材料の断熱材が配置されていることを前提としています。この構造の蓋のきつい嵌合の状態は、上記の場合と同じくらい重要です。

接地をする必要がありますか

CF を接地する必要性についてはコンセンサスがありません。大きな構造物や、特に強力な放電の影響を受ける可能性のある構造物は、接地する必要があります。

接地は、蓄積された強力な電荷が空気環境を「突き刺し」、近くの物体や人に衝突する可能性がある異常な状況から確実に保護します。

自家製ファラデーケージのテスト

ファラデーケージの原理を実際にテストするには、コンパクトなバッテリー駆動のラジオ受信機を使用するのが最も便利です。音量を最大にして、利用可能な最も強力な FM チャンネルに合わせてください。セルが機能する場合、セル内の無線は無音になります。

レシーバーの音が少しでも聞こえる場合は、100% のシールドが達成されていないことを意味し、導電層の隙間を探す必要があります。

携帯電話は、自己組み立てカメラのテストにも適しています。中に入ると、基地局信号の受信を停止します。つまり、電話をかけると、携帯電話会社の自動情報提供者の対応するメッセージが聞こえます。

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