Genialni znanstvenik in izumitelj 19. stoletja Michael Faraday je znan po svojem aktivnem delu z elektriko, elektromagnetnim poljem in sorodnimi fizikalnimi pojavi. Eno njegovih pomembnih odkritij je bila zaščitna struktura, imenovana Faradayeva kletka. Spodaj preučimo, kaj je in kakšno praktično vrednost predstavlja izum.
Vsebina
Kaj je Faradayeva kletka
Faradayeva kletka je škatla s stenami iz dobro prevodne kovine. Zasnova ne zahteva zunanjega priključka za napajanje, vendar je običajno ozemljena. Fizični učinek kletke se pokaže, ko je izpostavljena zunanjemu dejavniku, ki je elektromagnetno sevanje.
Prve konstrukcije, ki so pokazale zaščitni učinek, so imele videz navadne kletke, kar je dalo pojavu ime. Pravzaprav so žične ali perforirane stene "škatle" primerne za vizualni nadzor predmetov ali naprav v zaprtem prostoru, vendar jih je mogoče enostavno zamenjati s trdnimi. Glavna stvar je, da mora biti material prevoden.
Načelo delovanja
Delovanje Faradayeve kletke temelji na dejstvu, da se naboj, ko vstopi v vodnik, porazdeli po njegovi površini, notranjost pa ostane nevtralna. Pravzaprav je celotna celica, sestavljena iz prevodnega materiala, en sam prevodnik, katerega "konci" pridobijo nasprotni naboj. Električni tok, ki nastane v tem primeru, ustvari polje, ki kompenzira zunanji vpliv. Električna poljska jakost v notranjem delu takšne strukture je enaka nič.
Zanimivo je, da učinek deluje tudi, če je polje generirano znotraj celice. Vendar je v tem primeru naboj porazdeljen po notranji površini mreže ali drugi prevodni ravnini in ne more prodreti navzven.
V angleško govoreči terminologiji se QF sliši kot "Faradayev ščit", to je "Faradayev ščit/zaslon". Ta koncept dobro zajame bistvo naprave, ki kot ščit ali zaščitni zaslon odbija žarke, ki vplivajo na njegovo vsebine.
Ne pozabite, da zaščitni učinek deluje samo na izmeničnem magnetnem polju. Ne moti trajnih ali šibko izmeničnih magnetnih vplivov, kot je naravni magnetni potencial Zemlje.
Da bi ugotovili, ali bo Faradayeva komora odbijala visokofrekvenčno sevanje, zadostuje poznavanje velikosti celic mreže (če je prevodni del izdelan v obliki celice) in dolžine vplivne valovne dolžine. Zasnova je učinkovita, če je druga vrednost večja od prve.
Področja uporabe učinka QF
Učinek, ki ga je odkril Faraday, nima le znanstvenega pomena, ampak tudi precej široko praktično uporabo. Najenostavnejši primer Faradayeve kletke najdemo v vsakdanjem življenju, prisoten je v skoraj vsaki kuhinji - to je mikrovalovna pečica.Njegovih pet sten karoserije je izdelanih iz dovolj debelih jeklenih plošč, med dvema slojema stekla vrat pa je kovinska plast z luknjicami za boljšo vidljivost.
RF kabina
Radiofrekvenčna kabina je prostor, izoliran pred učinki električnega, magnetnega in radijskega sevanja, običajno majhne površine. Njegove stene, tla in strop so vgrajeni z mrežami z visoko prevodnostjo, ki tvorijo zaprto, a navzven nevidno kletko.
MRI sobe
Takšna visoko natančna oprema, kot je medicinski MRI skener, zahteva skrbno zaščito pred zunanjimi elektromagnetnimi valovi. Najmanjši zunanji vpliv lahko vpliva na rezultate študije, zato je soba, v kateri se nahaja enota MRI, popolnoma zaščitena.
Laboratoriji
Pri laboratorijskih raziskavah je za pridobitev natančnih rezultatov pomembna ne le uporaba napredne opreme, temveč tudi zanesljiva zaščita pred zunanjimi dejavniki, kot so magnetna in električna polja.
Treba je razumeti, da ni mišljeno le usmerjeno sevanje iz določenih virov, ampak tudi elektromagnetni šumi, ki so stalno prisotni v ozračju, predvsem v in v bližini naseljenih območij.
Kakovostna zaščita opreme s CF učinkom zahteva posebne načrtovalske izračune in strokovno namestitev.
Zaščitne obleke
Za ljudi, ki delajo na območjih z visoko verjetnostjo električnega udara, so bile razvite posebne obleke. Njihova zgornja plast je izdelana iz tkanine, ki vsebuje kovino, in ločena od telesa z izolacijskim materialom. V primeru izpostavljenosti preostalemu statičnemu ali električnemu toku, naboj steče po zunanjem plašču kompleta.
Zaščitna obleka je nepogrešljiva pri delu na visokonapetostnih vodih. Tudi ko so brez napetosti, ohranjajo nevarne ravni statičnega naboja zaradi številnih kilometrov dolgih električnih žic.
V svetu zabave
Učinek KF, barvito oblikovan na odru, je zelo spektakularen.V tem primeru se pogosto ne uporablja preprosta kletka, temveč navidezno breztežna lupina mreže z velikimi mrežami ali celo posebej oblikovana obleka, ki spominja na običajna oblačila. V tem primeru se tok dovaja čim bolj učinkovito, na primer s pomočjo Teslovih tuljav ali podobnih naprav, ki ustvarjajo naboj iz elektrostatičnega generatorja.
Izdelava Faradayeve kletke z lastnimi rokami
V vsakdanjem življenju je izdelava domače kletke morda potrebna za "skrivanje" pripomočkov pred delovanjem različnih valov, ki lahko povzročijo motnje v občutljivem elektronskem "polnjenju".
Primer takšne konstrukcije je škatla iz vezanega lesa, ki je bila obdelana na določen način. Ker vezana plošča deluje kot izolacijska plast, mora biti popolnoma čista in suha. Škatlo lahko sestavite z lastnimi rokami ali vzamete že pripravljeno - glavna stvar je, da je bila sestavljena brez uporabe žebljev ali drugih kovinskih pritrdilnih elementov. Montaža poteka v več fazah:
- Folija za živila je razdeljena na dele, glede na velikost sten iz vezanega lesa ali njihovih praznin.
- Površine bodoče škatle so od zunaj obrezane s folijo. Hkrati mora biti njegova sijoča stran obrnjena navzven.
- Stene so znotraj pritrjene s škotskim trakom, na dno škatle pa je nameščenih nekaj podlog za računalniško miško.
- Previdno preverite, ali v zaprtem položaju pokrova plast folije tvori neprekinjeno lupino, brez najmanjših vrzeli in raztrganin.
Druga različica predvideva, da je osnova Faradayeve kletke z lastnimi rokami kovinski rezervoar (lonec, škatla, škatla itd.), V notranjosti katerega je izolacija iz kartona, istega vezanega lesa ali drugega materiala. Pogoj tesnega prileganja pokrova za to strukturo ni nič manj pomemben kot za zgoraj opisano.
Ali je potrebno narediti ozemljitev
Ni soglasja o potrebi po ozemljitvi CF.Velike strukture in tiste, ki jih lahko prizadene posebno močna električna razelektritev, je treba ozemljiti.
Ozemljitev vsekakor ščiti pred nenormalnimi situacijami, ko lahko nakopičen močan naboj "predre" zračno okolje in udari v bližnji predmet ali osebo.
Testiranje domače Faradayeve kletke
Za preizkus principa Faradayeve kletke v praksi je najbolj priročno uporabiti kompakten radijski sprejemnik na baterije. Obrnite ga na največjo glasnost in nastavite na najmočnejši razpoložljivi FM kanal. Če celica deluje, bo radio v njej utihnil.
Če sprejemnik vsaj malo slišite, to pomeni, da ni dosežen stoodstotni oklop, zato morate iskati vrzeli v prevodni plasti.
Za preizkus lastno sestavljene kamere je primeren tudi mobilni telefon. Ko je notri, preneha sprejemati signale bazne postaje, to pomeni, da ko ga pokličete, boste slišali ustrezno sporočilo samodejnega obveščevalca mobilnega operaterja.
Povezani članki:
