Как да изградим клетка на Фарадей

Електричеството може да бъде опасно, но вземането на подходящи предпазни мерки може да ви позволи да проучите как протичат зарядите, как възникват електрическите полета и как функционират други явления в електричеството.

От зората на електричеството във физиката учените използват оборудване, за да се предпазят от вреда, когато извършват експерименти. Това знание би създало клетки на Фарадей като методи за предотвратяване на наранявания на хората от електричество.

•••Syed Hussain Ather

​Клетки на ФарадейилиЩитове на Фарадейблокират електромагнитните полета, като използват проводящи материали на повърхността им, за да пренасочват електромагнитните вълни. Външното електрическо поле кара електрическите заряди в материала на клетката да се променят в начина, по който са разпределени по отношение на електростатичната индукция, за да се предотврати навлизането на полето във вътрешността на клетка.

Въпреки че не могат да блокират бавно променливи магнитни полета като това на Земята, клетките на Фарадей са свикнали създайте помещения, заобиколени от метални мрежи или перфорирани листове, за да предотвратите електромагнитни токове влизане.

• Клетките на Фарадей предотвратяват навлизането или излизането на електромагнитни полета и могат да бъдат изградени от алуминий или метални вещества. Те могат да бъдат направени с прости материали, включително метална тел и картон или дърво.

Когато външно електрическо поле влезе в контакт с клетката, клетката генерира същото електрическо поле, сякаш зарядът е поставен вътре. Повърхността се неутрализира с излишен заряд, който тече към земята, ако клетката е заземена. Това предотвратява образуването на напрежение от другата страна на клетката, така че полето да не пропуска материала. Зарядите се преразпределят от другата страна на материала, тъй като електростатичните заряди се индуцират на повърхността.

Този метод за изграждане на клетка на Фарадей изисква метални листове от мед или алуминий, лента, ножици, контейнер от картон или подобен материал и балон, за да се провери дали клетката работи. Материалът, който работи най-добре, е алуминий, мед или пилешка тел за пилешка тел клетка Фарадей. Клетките на Фарадей изискват много контакт между металните компоненти, така че мрежестият дизайн може да работи добре.

Оформете контейнера в щит или клетка на Фарадей, като го превърнете, например, в кутия, която може да ви предпази от обкръжението ви. Увийте фолиото или металните листове около контейнера. Уверете се, че клетката има много контакт между металните листове.

Изрежете екран, така че да можете да видите външната страна от вътрешността на клетката. Уверете се, че дупките са по-малки от дължината на вълната на електромагнитното излъчване, което искате да блокирате.

Някои общи инструкции са:

1. Измерете 10 x 10 инча квадратна метална мрежа и го изрежете.
2. По същия начин изрежете пет 8-инчови дължини от дърво или картон.
3. Телбод, лента или закрепете по някакъв друг начин металната мрежа към дървото или картона.
4. Съединете лентите около мрежата на около 5 до 6 инча една от друга, така че да покриват или обграждат цялата мрежа.
5. Оформете материала в кутия или контейнер, за да създадете клетката на Фарадей.

Опитайте да използвате мобилния си телефон в клетката. Приема ли или предава ли wifi сигналите? Все пак трябва да получите по-слабо количество wifi, защото клетките на Фарадей могат да намалят честотата на клетъчните телефони, но не и да я спрат напълно.

Радиовълните, които мобилните телефони използват, имат достатъчно малки честоти, за да изтекат през малки дупки в клетката, така че ще трябва да запоявате или заварявате малки пролуки в клетката на Фарадей, за да действате срещу тях.

Химиците използват клетки на Фарадей, за да намалят шума от външни източници, докато извършват прецизни измервания. Цифрови криминалисти използват торби Faraday, клетки на Faraday, изработени от гъвкав метален плат, за да се предотврати дистанционното избърсване и промяна на криминални доказателства.

Клетките на Фарадей осигуряват сигурност на компютрите, за да осуетят действия като шпионаж. Автомобилите и самолетите действат по същество като клетки на Фарадей, като предпазват пътниците от контакт с вредни електрически заряди.

Клетките на Фарадей също се използват за предотвратяване на намеса на радиопредавателите в друго оборудване и за защита на хора и предмети от токове на мълния и разряди. Домакинските уреди също ги използват. Микровълните имат екрани, които предотвратяват излизането на вълните от тяхната вътрешност, докато телевизионните кабели намаляват външните електромагнитни смущения, за да създават изображения.

Различната проводимост на металите може да повлияе на това как клетките на Фарадей предотвратяват навлизането на електрически полета. Медта е най-ефективната, използвана в болнични ЯМР съоръжения и компютърни уреди, които могат да бъдат оформени в месингови и фосфорни бронзови сплави за още по-специфични цели.

Алуминият също е добър материал, тъй като е силен за теглото си и има висока проводимост, но с времето може да ръждясва и не е запоен добре. Други характеристики при проектирането на клетки на Фарадей включват цена, корозия, дебелина, ковкост, честоти, които са блокирани и как самите материали могат да бъдат оформени в клетка.

•••Syed Hussain Ather

Клетките на Фарадей предпазват вътрешността си от електрически полета, силово поле, заобикалящо заредени частици като протони или електрони. Законът на Кулон може да се използва за описание на електрическата силаЕ.като

в койтоrе радиусът между заредените частици,ε​₀ е постоянен брой на вакуумната диелектрична проницаемост от 8,854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ ид₁ д​​₂са зарядите на частиците.

Когато е в клетката, всяко електричество, което влиза в контакт с външната повърхност, може да бъде измерено по тази формула. Нетното поле вътре в клетката остава нула, защитавайки всичко, което е вътре в клетката.

Зарядите в проводник, като проводящия материал на клетка на Фарадей, при равновесие трябва да са възможно най-отдалечени, така че зарядът да остане на повърхността. Това поддържа електрическото поле вътре в нулата. Ако донесете положително зареден обект от външната страна на клетката, електроните на вътрешната повърхност ще се натрупват около него, за да го анулират.

Ако сте си представяли себе си в къща с клетки на Фарадей, можете да използвате различни материали, за да се предпазите от електромагнитни смущения.

Медта е най-надеждният елемент за приложението на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) в медицината, за да предпази хората от вредите от електромагнитното лъчение. Също така е лесно да се комбинира с други елементи, за да се създадат сплави като месинг, фосфорен бронз и берилиева мед, които имат по-високи стойности на проводимост.

Предварително калайдисаната стомана е рентабилен материал, който блокира навлизането на по-ниски честоти. Въглеродната стомана е друг идеален избор, който може да блокира честотите, които други сплави и елементи пропускат. Тези материали често се доставят с ламарина, за да се предотврати корозията им.

Медната сплав е известна с това, че може да устои на корозия. Алуминият е друг идеален избор, който, докато трябва да изследвате неговата галванична корозия и окисление свойства, може да обслужва различни приложения поради доброто си съотношение сила-тегло и голямото количество проводимост.

•••Syed Hussain Ather

През 1836 г. физикът Майкъл Фарадей наблюдава, че зареденият проводник ще съхранява излишния заряд вътре в самия материал, а не в кухината, която проводникът затваря. Той покри помещение с метално фолио. С електростатичен генератор отвън той забеляза, че вътре няма заряд според неговия електроскоп, устройство, използвано за измерване на електрически заряд. Той използва това, за да построи клетка на Фарадей за този генератор.

Седем години по-късно Фарадей демонстрира остатъците от заряд върху повърхността на проводник за метални повърхности. Използвайки метална кофа с лед, той показа, че електрическият заряд в обвивка на проводник създава заряд на вътрешната повърхност на черупката. Зареждането не повлия на вътрешния обем на черупката. Използвайки електроскоп за измерване на електрически заряди, неговият експеримент ще се превърне в първия количествен експеримент върху електрически заряд.