Cientista genial e inventor de Michael Faraday do século XIX é conhecido pelo seu trabalho activo com electricidade, campo electromagnético e fenómenos físicos relacionados. Uma das suas descobertas significativas foi uma estrutura de protecção chamada jaula de Faraday. Abaixo examinaremos o que é e qual o valor prático que a invenção representa.
Conteúdos
O que é uma jaula de Faraday
Uma gaiola de Faraday é uma caixa com paredes de metal altamente condutoras. A construção não requer qualquer ligação eléctrica externa, mas é normalmente ligada à terra. O efeito físico da gaiola é produzido quando é exposta a um factor externo, que é a radiação electromagnética.
As primeiras construções a demonstrar o efeito de protecção tiveram o aparecimento de uma gaiola vulgar, o que deu ao fenómeno o seu nome. De facto, o arame ou as paredes perfuradas da "caixa" são convenientes para a inspecção visual de objectos ou dispositivos dentro de um espaço fechado, mas podem ser facilmente substituídos por outros sólidos. O principal é que o material deve ser condutivo.
Princípio de funcionamento
A acção de uma gaiola de Faraday baseia-se no facto de a carga ser distribuída na superfície do condutor, enquanto que o interior permanece neutro. De facto, toda a célula, constituída por um material condutor, é um único condutor, cujas "pontas" adquirem uma carga oposta. A corrente eléctrica que surge neste caso cria um campo, que compensa a influência externa. A força do campo eléctrico no interior de uma tal estrutura é zero.
Curiosamente, se o campo for gerado dentro da célula, o efeito também funciona. Contudo, neste caso, a carga será distribuída na superfície interna da malha ou outro plano condutor e não poderá penetrar no exterior.
Na terminologia anglófona, um QF é chamado de "escudo Faraday", ou seja, "escudo/eclave Faraday". Este conceito capta bem a essência do dispositivo, que, tal como um escudo ou ecrã protector, reflecte os raios que afectam o seu conteúdo.
Deve-se lembrar que o efeito de blindagem só funciona com um campo magnético alternado. Não interfere com influências magnéticas permanentes ou fracamente alternadas, tais como o potencial magnético natural da terra.
Para determinar se uma câmara de Faraday irá reflectir radiação de alta frequência, é suficiente conhecer o tamanho da malha (se a parte condutora for feita sob a forma de uma gaiola) e o comprimento de onda do comprimento de onda influente. O desenho é eficaz se o segundo valor for maior do que o primeiro.
Áreas de aplicação do efeito QF
O efeito descoberto por Faraday tem não só um significado científico, mas também uma aplicação prática bastante ampla. O exemplo mais simples de uma gaiola de Faraday pode ser encontrado na vida quotidiana; está presente em quase todas as cozinhas - é um forno de microondas. As suas cinco paredes são feitas de chapas grossas de aço, e entre as duas camadas de vidro na porta existe uma camada metálica com furos perfurados para melhor visibilidade.
Cabina de radiofrequência
Uma cabine de RF é uma sala isolada de radiação eléctrica, magnética e radiada, normalmente de uma pequena área. As suas paredes, chão e tecto estão equipados com grelhas altamente condutoras que formam uma gaiola fechada mas externamente invisível.
Salas de ressonância magnética
Equipamento de alta precisão, tal como um scanner médico de ressonância magnética, requer protecção cuidadosa contra ondas electromagnéticas externas. A mínima influência externa pode afectar os resultados do exame, razão pela qual a sala onde se encontra a máquina de ressonância magnética está totalmente protegida.
Laboratórios
Em testes de laboratório, é importante não só utilizar equipamento avançado, mas também protegê-lo de forma fiável de influências externas, tais como campos magnéticos e eléctricos, a fim de obter resultados precisos.
Deve entender-se que isto não significa apenas radiação direccional de fontes específicas, mas também ruído electromagnético, que está constantemente presente na atmosfera, especialmente em áreas povoadas e próximas.
A blindagem qualitativa do equipamento com efeito CF requer cálculos de concepção especiais e instalação profissional.
Fatos protectores
Foram desenvolvidos fatos especiais para pessoas que trabalham em áreas com um elevado risco de electrocussão. A sua camada superior é feita de um tecido contendo metal e separada do corpo por material isolante. Em caso de exposição a corrente estática ou eléctrica residual, uma carga flui para baixo da camisa exterior do kit.
O vestuário protector é indispensável quando se trabalha em linhas de alta tensão. Mesmo quando desenergizadas, retêm níveis perigosos de carga estática devido aos muitos quilómetros de condutores eléctricos.
Num mundo de diversão
O efeito KF, que é colorido num palco, é muito espectacular. É frequentemente utilizada uma simples jaula, mas sim um envelope aparentemente sem peso de grandes malhas ou mesmo um fato especialmente construído que se assemelha ao vestuário convencional. Neste caso, a corrente é aplicada o mais eficazmente possível, por exemplo, através de bobinas Tesla ou dispositivos semelhantes, que criam uma carga a partir de um gerador electrostático.
Fazer uma gaiola de Faraday feita em casa com as suas próprias mãos
Na vida quotidiana, pode ser necessário fazer uma gaiola feita em casa para "esconder" engenhocas da acção de várias ondas, o que pode causar perturbações no sensível "enchimento" electrónico.
Um exemplo de tal construção é uma caixa de contraplacado que foi terminada de uma certa forma. Como o contraplacado actua como uma camada isolante, deve estar perfeitamente limpo e seco. Pode montar a caixa você mesmo ou tê-la pronta, desde que seja montada sem a utilização de pregos ou outros fechos de metal. A montagem deve ser realizada em várias etapas:
- A folha de alumínio alimentar é dividida em segmentos, de acordo com o tamanho das paredes de contraplacado ou dos seus espaços em branco.
- As superfícies da futura caixa são forradas com folha de alumínio no exterior. O lado brilhante da folha deve estar virado para o exterior.
- Colar fita adesiva nas paredes interiores e colocar um par de tapetes de rato no fundo da caixa.
- Verificar cuidadosamente se, quando a tampa é fechada, a camada de alumínio forma uma concha contínua, sem os mais pequenos espaços ou rasgões.
A segunda variante assume que a base da gaiola de Faraday com as suas próprias mãos é um tanque metálico (vaso, caixa, caixa, etc.), dentro do qual o isolamento é disposto a partir de cartão, o mesmo contraplacado ou outro material. A condição de um ajuste apertado da tampa é tão importante para esta construção como para a descrita acima.
Tenho de fazer uma ligação à terra?
Não há consenso sobre se uma FC deve ser ligada à terra. As grandes estruturas e estruturas que podem ser afectadas por choques eléctricos particularmente fortes devem ser sempre ligadas à terra.
O aterramento protege definitivamente contra situações anormais onde uma forte carga acumulada pode 'furar' o ambiente do ar e atingir um objecto ou pessoa próxima.
Teste de uma gaiola de Faraday feita em casa
Para testar o princípio de uma gaiola de Faraday na prática, é melhor utilizar um receptor de rádio compacto alimentado por bateria. Deve ser ligado ao volume máximo e sintonizado com o canal FM mais forte disponível. Se a célula funcionar, o rádio nela ficará em silêncio.
Se o receptor for mesmo ligeiramente audível, significa que não se consegue uma protecção a cem por cento e que se deve procurar lacunas na camada condutora.
Um telemóvel é também adequado para testar uma câmara fotográfica auto-montada. Uma vez dentro, deixará de receber sinais da estação base, o que significa que quando lhe ligar, ouvirá uma mensagem correspondente do informador automático do operador de telemóvel.
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