กรงฟาราเดย์

เมื่อเราพูดถึง กรงฟาราเดย์ เรากำลังพูดถึงภาชนะที่หุ้มด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า Michael Faraday เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีคุณูปการต่อโลกแห่งวิทยาศาสตร์ ต้องขอบคุณนักวิทยาศาสตร์คนนี้องค์ประกอบหลายอย่างที่เราใช้ในแต่ละวันเพื่อประยุกต์ใช้หลักการกรงฟาราเดย์

ในบทความนี้เราจะบอกทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับกรงฟาราเดย์ลักษณะและการใช้งาน

คุณสมบัติหลัก

เมื่อเราพูดถึงกรงฟาราเดย์เราหมายถึงภาชนะที่หุ้มด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า วัสดุนำไฟฟ้าเหล่านี้อาจเป็นแผ่นโลหะหรือตาข่าย ชุดของวัสดุเหล่านี้ทำงานเหมือนเกราะป้องกันผลกระทบของสนามไฟฟ้าที่มาจากภายนอก ด้วยการค้นพบของ Michael Faraday องค์ประกอบหลายอย่างที่เราใช้ในชีวิตประจำวันใช้หลักการของกรงนี้ ตัวอย่างองค์ประกอบบางส่วนที่เราใช้ในแต่ละวันและเป็นไปตามหลักการนี้ ได้แก่ สายเคเบิลรถยนต์เครื่องบินและเตาอบไมโครเวฟ ท่ามกลางคนอื่น ๆ

รูปร่างและขนาดขององค์ประกอบสามารถเปลี่ยนแปลงได้เช่นเดียวกับวัสดุที่หุ้มกรงฟาราเดย์ เพื่อให้เข้าใจลักษณะทั้งหมดของกรงฟาราเดย์อย่างถ่องแท้เราจะเดินทางย้อนเวลากลับไปเพื่อทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ของมัน

ที่จุดเริ่มต้นทั้งหมด Michael Faraday ในปีพ. ศ. 1836 เขาได้ทำการทดลองที่ทำให้เขาสามารถสร้างกรงฉนวนนี้ได้ มันมีชื่อของนักประดิษฐ์เนื่องจากเขาเป็นคนที่สังเกตเห็นว่าวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแสดงผลของการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่ภายนอก การทดลองประเภทนี้ระบุว่าประจุไฟฟ้าบนตัวนำสามารถกระจายในลักษณะที่สามารถยกเลิกสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในได้

เพื่อตรวจสอบผลกระทบของการค้นพบนี้ ฟาราเดย์ปิดผนังห้องด้วยแผ่นอลูมิเนียม. เขาใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตและเริ่มใช้แรงดันไฟฟ้าแรงสูงที่ด้านนอกห้อง ด้วยอิเล็กโทรสโคปเขาสามารถตรวจสอบได้ว่าสนามไฟฟ้าภายในห้องเป็นศูนย์ อิเล็กโทรสโคปเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้เราตรวจจับการมีอยู่ของประจุไฟฟ้าภายในร่างกาย เนื่องจากอุปกรณ์ประเภทนี้สามารถป้องกันอุบัติเหตุจำนวนมากในด้านไฟฟ้าได้

ต้องขอบคุณการทดลองกรงฟาราเดย์และอื่น ๆ อีกมากมายนักวิทยาศาสตร์คนนี้เป็นหนึ่งในผู้ที่ทำให้ไฟฟ้าสามารถใช้งานได้จริงเช่นที่เรารู้จักในปัจจุบัน

กรงฟาราเดย์ทำงานอย่างไร

เราจะไปดูว่าอะไรคือฐานของการทำงานของกรงนี้ เมื่อเราใช้สนามไฟฟ้ากับภาชนะที่ปกคลุมด้วยวัสดุโลหะเช่น มันเป็นตาข่ายอลูมิเนียมหรือโลหะเรารู้ว่าภาชนะนั้นทำงานเป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีขั้ว เมื่อภาชนะนี้กลายเป็นโพลาไรซ์จะกลายเป็นประจุบวกในทิศทางที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกเคลื่อนที่ เรารู้ว่าในขณะเดียวกันกับที่มีประจุไฟฟ้าบวกอยู่ด้านนอกมันก็มีประจุลบในทิศทางตรงกันข้าม ด้วยวิธีนี้สนามที่มีขนาดเท่ากันจะถูกสร้างขึ้น แต่ในส่วนตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกนำไปใช้

ผลรวมของทั้งสองฟิลด์ทั้งภายในคอนเทนเนอร์ดังกล่าวและ ภายนอกเท่ากับศูนย์. สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสั่งการประจุไฟฟ้าทั้งหมดเมื่อใดก็ตามที่เจอสนามไฟฟ้าภายนอก ด้วยวิธีนี้พวกเขาจัดการสั่งให้ประจุของพวกเขาบนพื้นผิวในลักษณะที่ฟิลด์ภายในมีค่าเป็นศูนย์

วิธีทำกรงฟาราเดย์

หากคุณต้องการลองการทดลองเช่น Michael Faraday hoisting คุณสามารถลองทำ Faraday cage ด้วยตัวคุณเอง ตัวอย่างเช่นเราสามารถห่อโทรศัพท์ด้วยอะลูมิเนียมทั้งหมด หากเราทำเช่นนี้เราจะบล็อกสัญญาณของคุณอย่างสมบูรณ์ การผลิตกรงประเภทนี้ทำได้ง่ายมาก เราต้องใส่ช่องว่างไว้ภายในวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า วัสดุทั้งหมดที่จำเป็นค่อนข้างเข้าถึงได้ เราสามารถใช้วัสดุที่เป็นโลหะเช่นอลูมิเนียมฟอยล์กล่องตาข่ายโลหะหรือถังขยะเหล็ก

ก่อนที่จะดำเนินการสร้างสัตว์ฟาราเดย์เราต้องคำนึงถึงบางสิ่ง:

• ถ้าเราจะใช้ตาข่ายหรือกริดรูในตัวนำนั้นจะต้องเล็กกว่าความยาวของสัญญาณที่จะปิดกั้น
• พื้นที่ภายในต้องแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์โดยไม่มีรอยแตกใด ๆ มีรอยแตกอยู่ กรงฟาราเดย์จะไม่ถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง
• ต้องใช้ความหนาของตัวนำตามความถี่ที่ต้องการบล็อก

มีหลายวิธีในการทำกรงฟาราเดย์ มาดูกันว่าขั้นตอนหลักในการสร้างกรงประเภทนี้มีอะไรบ้าง:

• รูปทรงกระบอกประกอบด้วยตาข่ายโลหะและแท่นอลูมิเนียม
• คุณต้องเปิดวิทยุและปรับจูนบนแพลตฟอร์ม จากนั้นติดตั้งกระบอกตาข่ายโลหะบนแท่น ในขณะที่คุณวางตาข่ายโลหะคุณควรตรวจสอบว่าสัญญาณวิทยุเริ่มเสียหาย นั่นหมายความว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วิทยุควรได้รับถูกขัดจังหวะโดยการวางตาข่ายโลหะ
• ใช้โทรศัพท์มือถือและตรวจสอบว่าสามารถโทรออกหรือรับสายได้ จากนั้นห่อโทรศัพท์เครื่องหนึ่งไว้ในแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์และเมื่อโทรออกจากโทรศัพท์เครื่องนี้คุณจะสังเกตเห็นว่าสัญญาณถูกบล็อก

ตัวอย่างบางส่วน

ตัวอย่างบางส่วนของ Faraday cage ในปัจจุบันสามารถเห็นได้จากหลาย ๆ ตัวอย่างในชีวิตประจำวัน หนึ่งในนั้นคือเมื่อเราดำเนินต่อไป ลิฟต์หรือในอาคารที่ทำจากตะแกรงโลหะ ในสถานที่เหล่านี้โทรศัพท์มือถือของเราไม่ทำงาน นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นกับไมโครเวฟ เพื่อป้องกันไม่ให้คลื่นเล็ดลอดออกไปภายนอกกรงฟาราเดย์ถูกสร้างขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ ชุดพิเศษของช่างเทคนิคไฟฟ้าก็เช่นกัน

หากเราพบรถของเราขณะเกิดพายุไฟฟ้าโดยการอยู่ในรถเราจะได้รับการปกป้องจากฟ้าผ่า

ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสัตว์ของฟาราเดย์และลักษณะของมันได้