فاراداي قفص

عندما نتحدث عن فاراداي قفص نحن نتحدث عن حاوية مغطاة بمواد موصلة للكهرباء. كان مايكل فاراداي عالماً له مساهمات كبيرة في عالم العلوم. بفضل هذا العالم ، العديد من العناصر التي نستخدمها في يومنا هذا لتطبيق مبدأ فاراداي قفص.

سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول قفص فاراداي وخصائصه وتطبيقاته.

الملامح الرئيسية

عندما نتحدث عن قفص فاراداي فإننا نشير إلى حاوية مغطاة بمواد موصلة للكهرباء. يمكن أن تكون هذه المواد الموصلة عبارة عن ألواح معدنية أو شبكات. مجموعة هذه المواد تعمل كدرع ضد تأثيرات المجال الكهربائي القادم من الخارج. بفضل اكتشاف مايكل فاراداي ، فإن العديد من العناصر التي نستخدمها في الحياة اليومية تطبق مبدأ هذا القفص. بعض الأمثلة على العناصر التي نستخدمها في يومنا هذا والتي تتبع هذا المبدأ هي الكابلات والسيارات والطائرات وأفران الميكروويف ، من بين أمور أخرى.

يمكن أن يتغير شكل وحجم العناصر ، وكذلك المواد التي يغطيها قفص فاراداي. من أجل فهم جميع خصائص قفص فاراداي تمامًا ، سنقوم برحلة إلى الوراء في الوقت المناسب لفهم تاريخه.

في بداية كل شيء ، مايكل فاراداي في عام 1836 أجرى التجارب التي سمحت له ببناء هذا القفص العازل. يحمل اسم مخترعه لأنه كان الشخص الذي لاحظ أن مادة موصلة أظهرت تأثيرات التفريغ الكهربائي في الخارج فقط. أشار هذا النوع من التجارب إلى أن الشحنات الموجودة على الموصل يمكن توزيعها بطريقة يمكنها إلغاء المجالات الكهربائية التي تحدث داخليًا.

من أجل التحقق من آثار هذا الاكتشاف ، غطى فاراداي جدران الغرفة بألواح الألمنيوم. استخدم مولدًا إلكتروستاتيكيًا وبدأ في توجيه صدمات عالية الجهد إلى خارج الغرفة. باستخدام مكشاف كهربائي ، تمكن من التحقق من أن المجال الكهربائي داخل الغرفة كان صفرًا. المكشاف الكهربائي هو جهاز يسمح لنا باكتشاف وجود الشحنات الكهربائية داخل الجسم. بفضل هذا النوع من الأجهزة ، يمكن منع عدد كبير من الحوادث في مجال الكهرباء.

بفضل تجربة قفص فاراداي وغيرها الكثير ، كان هذا العالم أحد أولئك الذين جعلوا من الممكن أن يكون للكهرباء استخدامات عملية كما نعرفها اليوم.

كيف يعمل قفص فاراداي

سنرى ما هي أسس تشغيل هذا القفص. عندما نطبق مجالًا كهربائيًا على حاوية مغطاة تقريبًا بمواد معدنية مثل إنها شبكات من الألومنيوم أو المعدن ، ونحن نعلم أن الحاوية تعمل كموصل كهربائي مستقطب. عندما تصبح هذه الحاوية مستقطبة ، فإنها تصبح مشحونة بشحنات موجبة في الاتجاه الذي ينتقل فيه المجال الكهرومغناطيسي الخارجي. نحن نعلم أنه بينما يشحن بشكل إيجابي من الخارج ، فإنه يشحن سلبًا في الاتجاه العكسي. بهذه الطريقة ، يتم إنشاء مجال متساوي الحجم ولكن في الجزء المقابل للحقل الكهرومغناطيسي الذي تم تطبيقه.

مجموع كلا الحقلين داخل الحاوية المذكورة و الخارج يساوي صفر. يحدث هذا بفضل حقيقة أن المواد الموصلة تطلب جميع شحناتها كلما واجهت مجالات كهربائية خارجية. وبهذه الطريقة ، تمكنوا من طلب رسومهم على السطح بطريقة تجعل قيمة الحقل الداخلي صفرًا.

كيف تصنع قفص فاراداي

إذا كنت ترغب في تجربة تجارب مثل رفع مايكل فاراداي ، يمكنك محاولة صنع قفص فاراداي بنفسك. على سبيل المثال ، يمكننا تغليف الهاتف بالكامل بالألمنيوم. إذا فعلنا ذلك ، فسنمنع الإشارة تمامًا. صنع هذا النوع من الأقفاص بسيط للغاية. علينا فقط إحاطة مساحة معينة داخل مادة موصلة. يمكن الوصول بسهولة إلى جميع المواد الضرورية. يمكننا استخدام المواد المعدنية مثل رقائق الألومنيوم أو الصناديق أو الشبكة المعدنية أو سلة المهملات الفولاذية.

قبل الشروع في صنع حيوانات فاراداي ، يجب أن نأخذ في الاعتبار بعض الأشياء:

• إذا كنا سنستخدم الشبكات أو الشبكات ، فيجب أن تكون الثقوب الموجودة في هذا الموصل أصغر من طول الإشارة المراد سدها.
• يجب عزل المساحة الداخلية بشكل كامل دون وجود أي نوع من التشققات. الشقوق موجودة لن يتم عزل قفص فاراداي تمامًا.
• يجب استخدام سمك الموصل وفقًا للتردد الذي تريد حظره.

هناك العديد من الطرق لعمل قفص فاراداي. دعونا نرى ما هي الخطوات الرئيسية لعمل هذا النوع من الأقفاص:

• إنها تشكل أسطوانة مكونة من شبكة معدنية ومنصة من الألومنيوم.
• يجب تشغيل الراديو وضبطه على المنصة. بعد ذلك ، قم فعليًا بتركيب أسطوانة الشبكة المعدنية على المنصة. نظرًا لأنك وضعت الشبكة المعدنية ، يجب عليك التحقق من أن إشارة الراديو بدأت في التلف. هذا يعني أن الموجات الكهرومغناطيسية التي يجب أن يستقبلها الراديو تنقطع عن طريق وضع الشبكة المعدنية.
• استخدم الهواتف المحمولة وتحقق من أنه يمكنهم إجراء أو استقبال المكالمات. بعد ذلك ، قم بلف أحد الهواتف داخل ورقة من ورق الألمنيوم وعند إجراء مكالمة من هذا الهاتف ، ستلاحظ أن الإشارة محجوبة.

بعض الأمثلة

يمكن رؤية بعض أمثلة قفص فاراداي اليوم في أمثلة متعددة من الحياة اليومية. واحد منهم عندما نواصل مصعد أو في مبنى مصنوع من قضبان حديدية. في هذه الأماكن ، هواتفنا المحمولة لا تعمل. يحدث ذلك أيضًا مع الميكروويف. لمنع الأمواج من الهروب إلى الخارج ، تم صنع قفص فاراداي لتجنب الآثار الضارة على الصحة. البدلات الخاصة للفنيين الكهربائيين هي نفسها أيضًا.

إذا التقينا بسيارتنا أثناء عاصفة كهربائية ، فبالبقاء داخل السيارة ، نكون في مأمن من البرق.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن حيوانات فاراداي وخصائصها.