כלוב פאראדיי

כשאנחנו מדברים על כלוב פאראדיי אנחנו מדברים על מיכל המכוסה בחומרים מוליכים חשמלית. מייקל פאראדי היה מדען שתרם רבות לעולם המדע. הודות למדען זה, רבים מהאלמנטים בהם אנו משתמשים בימינו כדי ליישם את העיקרון של כלוב פאראדיי.

במאמר זה אנו הולכים לספר לך את כל מה שאתה צריך לדעת על כלוב פאראדיי, מאפייניו ויישומיו.

תכונות עיקריות

כאשר אנו מדברים על כלוב פאראדיי אנו מתכוונים למיכל מכוסה בחומרים מוליכים חשמל. חומרים מוליכים אלה יכולים להיות לוחות מתכתיים או רשתות. סט החומרים הללו עובד כמו מגן מפני השפעות של שדה חשמלי המגיע מבחוץ. הודות לגילויו של מייקל פאראדיי, רבים מהאלמנטים בהם אנו משתמשים בחיי היומיום מיישמים את עקרון הכלוב הזה. חלק מהדוגמאות של אלמנטים בהם אנו משתמשים בימינו ואשר עוקבים אחר עקרון זה הם כבלים, מכוניות, מטוסים ותנורי מיקרוגל, בין יתר.

הצורה והגודל של האלמנטים יכולים להשתנות, כמו גם את החומרים שכלוב פאראדיי מכוסה בהם. על מנת להבין היטב את כל המאפיינים של כלוב פאראדיי, אנו הולכים לנסוע אחורה בזמן כדי להבין את ההיסטוריה שלו.

בתחילת הכל, מייקל פאראדיי בשנת 1836 הוא ביצע את הניסויים שאפשרו לו לבנות את כלוב הבידוד הזה. הוא נושא את שמו של הממציא שלו מכיוון שהוא היה האדם שצפה כי חומר מוליך מראה את ההשפעות של פריקה חשמלית רק כלפי חוץ. סוג זה של ניסוי הצביע על כך שהמטענים על המוליך מסוגלים להתפלג באופן שיוכלו לבטל את השדות החשמליים המתרחשים באופן פנימי.

על מנת לאמת את השפעות גילוי זה, פאראדיי כיסה את קירות החדר ביריעות אלומיניום. הוא השתמש בגנרטור אלקטרוסטטי והחל להפעיל זעזועים במתח גבוה מחוץ לחדר. בעזרת אלקטרוסקופ הוא הצליח לאמת שהשדה החשמלי בתוך החדר אפס. אלקטרוסקופ הוא מכשיר המאפשר לנו לזהות נוכחות של מטענים חשמליים בתוך הגוף. הודות למכשירים מסוג זה ניתן למנוע מספר גדול של תאונות בתחום החשמל.

הודות לניסוי כלובי פאראדיי ורבים אחרים, מדען זה היה אחד מאלה שאיפשרו לחשמל שימושים מעשיים כמו שאנו מכירים כיום.

איך עובד כלוב פאראדיי

אנו הולכים לראות מהם בסיסי פעולתו של הכלוב הזה. כאשר אנו מורחים שדה חשמלי על מיכל כמעט מכוסה בחומרים מתכתיים כגון מדובר ברשתות אלומיניום או מתכת, אנו יודעים שהמיכל עובד כמוליך חשמלי מקוטב. כאשר מיכל זה הופך לקוטבי, הוא נטען במטענים חיוביים בכיוון אליו נע השדה האלקטרומגנטי החיצוני. אנו יודעים שלמרות שהוא נטען באופן חיובי מבחוץ, הוא נטען שלילי בכיוון ההפוך. באופן זה נוצר שדה בסדר גודל שווה אך בחלק ההפוך לשדה האלקטרומגנטי שהוחל.

סכום שני השדות הן בתוך המכולה והן החיצוני שווה לאפס. זה קורה בזכות העובדה שחומרים מוליכים מזמינים את כל המטענים שלהם בכל פעם שהם פוגשים שדות חשמליים חיצוניים. באופן זה הם מצליחים לסדר את המטענים שלהם על פני השטח בצורה כזו שלשדה הפנימי יש ערך אפס.

איך מכינים כלוב של פאראדיי

אם אתה רוצה לנסות ניסויים כמו מייקל פאראדיי להניף, אתה יכול לנסות להכין כלוב של פאראדיי בעצמך. לדוגמא, אנו יכולים לעטוף טלפון לחלוטין באלומיניום. אם נעשה זאת נחסום את האות שלך לחלוטין. ייצור כלוב מסוג זה הוא פשוט מאוד. עלינו רק לסגור חלל מסוים בתוך חומר מוליך. כל החומרים הדרושים נגישים למדי. אנו יכולים להשתמש בחומרים מתכתיים כמו נייר אלומיניום, קופסאות, רשת מתכת או פח אשפה מפלדה.

לפני שנמשיך לייצר את החי של פאראדיי עלינו לקחת בחשבון כמה דברים:

• אם נשתמש ברשתות או ברשתות, החורים במוליך הזה חייבים להיות קטנים יותר מאורך האות שייחסם.
• על החלל הפנימי להיות מבודד לחלוטין ללא נוכחות של סוגים כלשהם. סדקים קיימים כלוב פאראדיי לא יהיה מבודד לחלוטין.
• יש להשתמש בעובי המוליך בהתאם לתדירות שברצונך לחסום.

ישנן דרכים רבות להכין כלוב של פאראדיי. בואו נראה מה הצעדים העיקריים להכנת סוג זה של כלובים:

• הוא יוצר גליל המורכב מרשת מתכת ופלטפורמת אלומיניום.
• עליך להפעיל רדיו מכוון על הרציף. לאחר מכן, הרכיבו למעשה את גליל רשת המתכת על הרציף. לאחר שהנחת את רשת המתכת, עליך לבדוק שאות הרדיו מתחיל להיפגע. משמעות הדבר היא כי הגלים האלקטרומגנטיים שהרדיו צריך לקבל מופרעים על ידי מיקום רשת המתכת.
• השתמש בטלפונים סלולריים וודא שהם יכולים לבצע או לקבל שיחות. לאחר מכן, עטוף את אחד הטלפונים בתוך יריעת נייר אלומיניום וכאשר אתה מתקשר מטלפון זה, תבחין כי האות חסום.

כמה דוגמאות

כמה דוגמאות לכלוב פאראדיי כיום ניתן לראות בכמה דוגמאות מחיי היומיום. אחד מהם הוא כשאנחנו ממשיכים מעלית או בבניין עשוי סורג מתכת. במקומות אלה הטלפונים הסלולריים שלנו לא עובדים. זה קורה גם עם המיקרוגל. כדי למנוע מהגלים לברוח כלפי חוץ, מייצרים כלוב של פאראדיי כדי למנוע השפעות מזיקות על הבריאות. גם החליפות המיוחדות של טכנאי החשמל זהות.

אם פגשנו את מכוניתנו במהלך סערת חשמל, על ידי הישארות בתוך הרכב אנו מוגנים מפני ברקים.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על בעלי החיים של פאראדיי ומאפייניה.