Michael Faraday är en genialisk vetenskapsman och uppfinnare från 1800-talet som är känd för sitt aktiva arbete med elektricitet, elektromagnetiska fält och relaterade fysikaliska fenomen. En av hans viktiga upptäckter var en skyddande konstruktion som kallas Faradayburen. Nedan kommer vi att undersöka vad det är och vilket praktiskt värde uppfinningen har.
Innehåll
Vad är en Faraday-bur?
En Faradaybur är en låda med väggar av högledande metall. Konstruktionen kräver ingen extern strömanslutning, men är normalt jordad. Burens fysiska effekt uppstår när den utsätts för en yttre faktor, nämligen elektromagnetisk strålning.
De första konstruktionerna som visade på avskärmningseffekten såg ut som en vanlig bur, vilket gav fenomenet dess namn. Tråd- eller perforerade väggar i "lådan" är praktiska för visuell inspektion av föremål eller anordningar i ett slutet utrymme, men de kan lätt ersättas med fasta väggar. Det viktigaste är att materialet är ledande.
Principen för drift
Faradayburens verkan bygger på att laddningen fördelas på ledarens yta medan insidan förblir neutral. I själva verket är hela cellen, som består av ett ledande material, en enda ledare vars "ändar" får motsatt laddning. Den elektriska strömmen som uppstår i detta fall skapar ett fält som kompenserar den yttre påverkan. Den elektriska fältstyrkan i det inre av en sådan struktur är noll.
Intressant nog fungerar effekten också om fältet genereras inuti cellen. I detta fall kommer laddningen dock att fördelas på den inre ytan av nätet eller ett annat ledande plan och kommer inte att kunna tränga utåt.
I engelskspråkig terminologi kallas en QF för "Faraday shield", dvs. "Faraday shield/screen". Detta koncept fångar väl kärnan i enheten, som likt en sköld eller en skyddande skärm reflekterar de strålar som påverkar dess innehåll.
Man bör komma ihåg att avskärmningseffekten endast fungerar med ett växlande magnetfält. Den stör inte permanenta eller svagt växlande magnetiska influenser, t.ex. jordens naturliga magnetiska potential.
För att avgöra om en Faradaykammare kommer att reflektera högfrekvensstrålning räcker det att känna till maskstorleken (om den ledande delen är gjord i form av en bur) och våglängden för den påverkande våglängden. Konstruktionen är effektiv om det andra värdet är större än det första.
Tillämpningsområden för QF-effekten
Den effekt som Faraday upptäckte har inte bara en vetenskaplig betydelse, utan också en ganska bred praktisk tillämpning. Det enklaste exemplet på en Faraday-bur finns i vardagen; den finns i nästan alla kök - det är en mikrovågsugn. De fem väggarna är gjorda av tjocka stålplattor, och mellan de två glasskikten i dörren finns ett metallskikt med perforerade hål för bättre sikt.
Kabin med radiofrekvens
En RF-kupa är ett rum som är isolerat från elektrisk, magnetisk och strålande strålning, vanligen på ett litet område. Väggar, golv och tak är utrustade med högledande galler som bildar en sluten men osynlig bur.
MRI-rum
Högprecisionsutrustning som en medicinsk MRT-skanner kräver noggrant skydd mot externa elektromagnetiska vågor. Den minsta yttre påverkan kan påverka undersökningsresultatet, och därför är rummet där MRT-maskinen är placerad helt avskärmat.
Laboratorier
Vid laboratorietester är det viktigt att inte bara använda avancerad utrustning utan också att skydda den från yttre påverkan, t.ex. magnetiska och elektriska fält, för att få exakta resultat.
Det bör förstås att detta inte bara gäller riktad strålning från specifika källor utan även elektromagnetiskt buller som ständigt förekommer i atmosfären, särskilt i och nära befolkade områden.
Kvalitativ avskärmning av utrustning med CF-effekt kräver särskilda konstruktionsberäkningar och professionell installation.
Skyddsdräkter
Särskilda dräkter har utvecklats för personer som arbetar i områden med hög risk för elstötar. Det övre skiktet är tillverkat av ett metallinnehållande tyg och separerat från kroppen med ett isolerande material. Vid exponering för statisk restström eller elektrisk ström flödar en laddning ner längs kitets ytterhölje.
Skyddskläder är oumbärliga när man arbetar på högspänningsledningar. Även när de är strömlösa behåller de farliga nivåer av statisk laddning på grund av de många kilometer långa elektriska ledarna.
I en rolig värld
KF-effekten, som är färgstark på scenen, är mycket spektakulär. Ofta används en enkel bur, men snarare ett till synes tyngdlöst skal av grovt nät eller till och med en specialkonstruerad dräkt som liknar vanliga kläder. I detta fall används strömmen så effektivt som möjligt, t.ex. med hjälp av Teslaspolar eller liknande anordningar som skapar en laddning från en elektrostatisk generator.
Gör en hemmagjord Faradaybur med dina egna händer
I vardagen kan det vara nödvändigt att göra en hemmagjord bur för att "gömma" prylar från olika vågor som kan orsaka störningar i den känsliga elektroniska "fyllningen".
Ett exempel på en sådan konstruktion är en plywoodlåda som har bearbetats på ett visst sätt. Eftersom plywoodskivan fungerar som ett isolerande skikt måste den vara helt ren och torr. Du kan montera lådan själv eller få den färdig, så länge den monteras utan spik eller andra metallfästen. Monteringen ska ske i flera steg:
- Livsmedelsfolien är indelad i segment, beroende på storleken på plywoodväggarna eller deras ämnen.
- Ytorna på den framtida lådan är klädda med folie på utsidan. Den blanka sidan på folien ska vara utåtriktad.
- Tejpa ihop väggarna på insidan och placera ett par musmattor på lådans botten.
- Kontrollera noggrant att folieskiktet bildar ett sammanhängande skal när locket är stängt, utan minsta springa eller reva.
Den andra varianten förutsätter att grunden för en Faradaybur med egna händer är en metalltank (kruka, låda, låda, etc.), inuti vilken en isolering av kartong, samma plywood eller annat material är arrangerad. Att locket sitter tätt är inte mindre viktigt för denna konstruktion än för den som beskrivs ovan.
Måste jag göra en jordanslutning?
Det råder ingen enighet om huruvida en CF måste vara jordad. Stora konstruktioner och konstruktioner som kan drabbas av särskilt kraftiga elektriska stötar måste alltid jordas.
Jordning skyddar definitivt mot onormala situationer där en ackumulerad stark laddning kan "bryta igenom" luften och träffa ett närliggande föremål eller en person.
Testning av en hemmagjord Faradaybur
För att testa principen med en Faradaybur i praktiken är det bäst att använda en kompakt batteridriven radiomottagare. Den ska vara upp till maximal volym och inställd på den starkaste tillgängliga FM-kanalen. Om cellen fungerar kommer radion i den att tystna.
Om mottagaren är ens lite hörbar betyder det att den inte är hundraprocentigt avskärmad och att du bör leta efter luckor i det ledande skiktet.
En mobiltelefon är också lämplig för att testa en självmonterad kamera. När den väl är inne kommer den att sluta ta emot basstationssignaler, vilket innebär att när du ringer den kommer du att få ett meddelande från mobiloperatörens automatiska informatör.
Relaterade artiklar:
