Kiedy mówimy o klatka Faradaya mówimy o pojemniku pokrytym materiałami przewodzącymi prąd elektryczny. Michael Faraday był naukowcem, który wniósł wielki wkład w świat nauki. Dzięki temu naukowcowi wiele elementów, których używamy na co dzień do zastosowania zasady klatki Faradaya.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o klatce Faradaya, jej cechach i zastosowaniach.
Główne cechy
Kiedy mówimy o klatce Faradaya, mamy na myśli pojemnik pokryty materiałami elektroprzewodzącymi. Te przewodzące materiały mogą być metalowymi płytami lub siatkami. Zestaw tych materiałów działa jak osłona przed działaniem pola elektrycznego pochodzącego z zewnątrz. Dzięki odkryciu Michaela Faradaya wiele elementów, których używamy w życiu codziennym, jest zgodnych z zasadą działania tej klatki. Oto kilka przykładów elementów, których używamy na co dzień i które są zgodne z tą zasadą to kable, samochody, samoloty i kuchenki mikrofalowe, między innymi.
Kształt i wielkość elementów może się zmieniać, a także materiały, którymi pokryta jest klatka Faradaya. Aby w pełni zrozumieć wszystkie cechy klatki Faradaya, wybierzemy się w podróż w czasie, aby zrozumieć jej historię.
Na początku tego wszystkiego Michael Faraday W 1836 roku przeprowadził eksperymenty, które pozwoliły mu zbudować tę izolacyjną klatkę. Nosi imię swojego wynalazcy, ponieważ to on był osobą, która zauważyła, że materiał przewodzący wykazywał skutki wyładowania elektrycznego tylko na zewnątrz. Ten rodzaj eksperymentu wykazał, że ładunki na przewodniku mogą być rozłożone w taki sposób, że mogą niwelować powstające wewnątrz pola elektryczne.
Aby zweryfikować skutki tego odkrycia, Faraday przykrył ściany pokoju aluminiowymi blachami. Użył generatora elektrostatycznego i zaczął stosować wstrząsy wysokonapięciowe na zewnątrz pomieszczenia. Za pomocą elektroskopu był w stanie sprawdzić, czy pole elektryczne w pomieszczeniu wynosi zero. Elektroskop to urządzenie, które pozwala nam wykryć obecność ładunków elektrycznych wewnątrz ciała. Dzięki tego typu urządzeniom można zapobiec dużej liczbie wypadków na polu elektroenergetycznym.
Dzięki eksperymentowi z klatką Faradaya i wielu innym naukowiec ten był jednym z tych, którzy umożliwili elektryczności praktyczne zastosowania, takie jak te, które znamy dzisiaj.
Jak działa klatka Faradaya
Zobaczymy, jakie są podstawy działania tej klatki. Kiedy przykładamy pole elektryczne do pojemnika prawie pokrytego materiałami metalicznymi, takimi jak Są to siatki aluminiowe lub metalowe, wiemy, że pojemnik działa jak przewodnik elektryczny, który jest spolaryzowany. Kiedy ten pojemnik zostaje spolaryzowany, zostaje naładowany dodatnimi ładunkami w kierunku, w którym przemieszcza się zewnętrzne pole elektromagnetyczne. Wiemy, że jednocześnie jest naładowany dodatnio na zewnątrz, to jest naładowany ujemnie w przeciwnym kierunku. W ten sposób powstaje pole o równej wielkości, ale w części przeciwnej do pola elektromagnetycznego, które zostało przyłożone.
Suma obu pól w tym kontenerze i strona zewnętrzna jest równa zeru. Dzieje się tak dzięki temu, że materiały przewodzące porządkują wszystkie swoje ładunki, gdy napotykają zewnętrzne pola elektryczne. W ten sposób udaje im się tak uporządkować swoje ładunki na powierzchni, aby pole wewnętrzne miało wartość zero.
Jak zrobić klatkę Faradaya
Jeśli chcesz wypróbować eksperymenty, takie jak podnoszenie Michaela Faradaya, możesz spróbować samodzielnie wykonać klatkę Faradaya. Na przykład telefon możemy całkowicie owinąć aluminium. Jeśli to zrobimy, całkowicie zablokujemy Twój sygnał. Produkcja tego typu klatki jest bardzo prosta. Musimy po prostu zamknąć określoną przestrzeń w przewodzącym materiale. Wszystkie potrzebne materiały są dość dostępne. Możemy użyć materiałów metalowych, takich jak folia aluminiowa, pudełka, metalowa siatka czy stalowy kosz na śmieci.
Przed przystąpieniem do tworzenia fauny Faradaya musimy wziąć pod uwagę kilka rzeczy:
- Jeśli mamy zamiar używać siatek lub kratek, otwory w tym przewodniku muszą być mniejsze niż długość sygnału, który ma być blokowany.
- Przestrzeń wewnętrzna musi być całkowicie odizolowana, bez jakichkolwiek pęknięć. Istnieją pęknięcia klatka Faradaya nie zostanie całkowicie odizolowana.
- Grubość przewodnika musi być dostosowana do częstotliwości, którą chcesz blokować.
Istnieje wiele sposobów wykonania klatki Faradaya. Zobaczmy, jakie są główne kroki, aby wykonać ten typ klatki:
- Tworzy cylinder złożony z metalowej siatki i aluminiowej platformy.
- Musisz ustawić radio na platformie i nastroić je. Następnie faktycznie zamontuj cylinder z metalową siatką na platformie. Po założeniu metalowej siatki należy sprawdzić, czy sygnał radiowy zaczyna być uszkodzony. Oznacza to, że fale elektromagnetyczne, które radio powinno odbierać, są przerywane przez umieszczenie metalowej siatki.
- Korzystaj z telefonów komórkowych i sprawdź, czy mogą wykonywać lub odbierać połączenia. Następnie owiń jeden z telefonów arkuszem folii aluminiowej, a dzwoniąc z tego telefonu zauważysz, że sygnał jest zablokowany.
Kilka przykładów
Niektóre przykłady dzisiejszej klatki Faradaya można zobaczyć na wielu przykładach z życia codziennego. Jedną z nich jest, kiedy kontynuujemy w windzie lub w budynku z metalowej kraty. W tych miejscach nasze telefony komórkowe nie działają. Dzieje się tak również w przypadku kuchenki mikrofalowej. Aby zapobiec ucieczce fal na zewnątrz, stworzono klatkę Faradaya, aby uniknąć szkodliwego wpływu na zdrowie. Specjalne kombinezony techników elektryków są również takie same.
Jeśli spotkaliśmy nasz samochód podczas burzy z wyładowaniami atmosferycznymi, pozostając wewnątrz pojazdu jesteśmy chronieni przed piorunami.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o faunie Faradaya i jej cechach.