Hvordan man bygger et Faraday-bur

Elektricitet kan være farligt, men ved at tage de relevante sikkerhedsforanstaltninger kan du undersøge, hvordan afgifter strømmer, hvordan elektriske felter opstår, og hvordan andre fænomener i elektricitet fungerer.

Siden begyndelsen af ​​elektricitet i fysik har forskere brugt udstyr til at beskytte sig mod skade, når de udfører eksperimenter. Denne viden ville skabe Faraday-bure som metoder til at forhindre folk i at blive såret af elektricitet.

•••Syed Hussain Ather

​Faraday bureellerFaraday skjoldeblokere elektromagnetiske felter ved hjælp af ledende materialer på deres overflade for at omdirigere elektromagnetiske bølger. Det eksterne elektriske felt får de elektriske ladninger i burets materiale til at ændre sig, hvordan de er fordelt med hensyn til den elektrostatiske induktion for at forhindre, at feltet trænger ind i indersiden af bur.

Selvom de ikke kan blokere langsomt varierende magnetfelter som Jordens, er Faraday bure været vant til skabe rum omgivet af metalgitter eller perforerede plader for at forhindre elektromagnetiske strømme i ind.

• Faradays bure forhindrer elektromagnetiske felter i at trænge ind eller slippe ud og kan bygges af aluminium eller metalliske stoffer. De kan laves med enkle materialer, herunder metaltråd og pap eller træ.

Når et eksternt elektrisk felt kommer i kontakt med buret, genererer buret det samme elektriske felt, som om ladningen var placeret inde. Overfladen neutraliseres med overskydende ladning, der strømmer til jorden, hvis buret er jordforbundet. Dette forhindrer, at der dannes spænding på den anden side af buret, så marken ikke passerer materialet. Ladningerne fordelte sig selv på den anden side af materialet, da elektrostatiske ladninger induceres på overfladen.

Denne metode til opbygning af et Faraday-bur kræver metalplader af kobber eller aluminium, tape, saks, en pap eller lignende materialebeholder og en ballon for at teste, om buret fungerer. Det materiale, der fungerer bedst, er aluminium, kobber eller kyllingetråd til et Faraday-bur af kyllingetråd. Faraday-bure kræver meget kontakt mellem metalkomponenterne, så et mesh-design kan fungere godt.

Form beholderen til et Faraday-skjold eller -bur ved at gøre det til for eksempel en kasse, der kan beskytte dig mod dine omgivelser. Sæt folien eller metalpladerne rundt om beholderen. Sørg for, at buret har meget kontakt mellem metalpladerne.

Klip en skærm, så du kan se udefra indefra buret. Sørg for, at hullerne er mindre end bølgelængden af ​​den elektromagnetiske stråling, du vil blokere for at komme ind.

Nogle generelle instruktioner er:

1. Mål en 10 x 10 tommer firkant af skærmmetalnet og skær det ud.
2. Tilsvarende skal du skære fem 8-tommer længder træ eller pap.
3. Hæft, tape eller fastgør metalgitteret på træ eller pap i en anden metode.
4. Deltag strimlerne omkring masken omkring 5 til 6 inches væk fra hinanden, så de dækker eller omgiver hele masken.
5. Form materialet til en kasse eller beholder for at skabe Faraday-buret.

Prøv at bruge din mobiltelefon inde i buret. Modtager eller transmitterer den wifi-signalerne? Du skal stadig få en svagere mængde wifi, fordi Faraday-bure kan dæmpe hyppigheden af ​​mobiltelefoner, men ikke stoppe det helt.

Radiobølger, som mobiltelefoner bruger, har små nok frekvenser til at lække gennem små huller i buret, så du bliver nødt til at lodde eller svejse små huller i Faraday-buret for at handle imod dem.

Kemikere bruger Faraday-bure til at reducere støj fra eksterne kilder, mens de foretager nøjagtige målinger. Digitale retsmedicinske forskere bruger Faraday-tasker, Faraday-bure lavet af fleksibelt metalstof, for at forhindre fjerntørring og ændring af strafferetlig bevismateriale.

Faradays bure giver computere sikkerhed til at forhindre handlinger som spionage. Biler og fly fungerer i det væsentlige som Faraday-bur ved at forhindre passagerer i at komme i kontakt med skadelige elektriske ladninger.

Faraday-bure bruges også til at forhindre radiosendere i at forstyrre andet udstyr og beskytte enkeltpersoner og genstande mod strømme af lynnedslag og udladninger. Husholdningsapparater bruger dem også. Mikrobølger har skjolde, der forhindrer bølger i at komme ud af deres indre, mens tv-kabler reducerer ekstern elektromagnetisk interferens for at skabe billeder.

Forskellig ledningsevne af metaller kan påvirke, hvordan Faraday-bure forhindrer elektriske felter i at komme ind. Kobber er den mest effektive, der anvendes på hospitaler MR-faciliteter og computerapparater, der kan formes til messing og fosfor bronze legeringer til endnu mere specifikke formål.

Aluminium er også et godt materiale, fordi det er stærkt for sin vægt og har en høj ledningsevne, men det kan ruste over tid og er ikke loddet godt. Andre funktioner i designet af Faraday-bure inkluderer pris, korrosion, tykkelse, smidbarhed, frekvenser, der er blokeret, og hvordan materialerne selv kan formes til et bur.

•••Syed Hussain Ather

Faradays bure beskytter deres indersider mod elektriske felter, et kraftfelt, der omgiver ladede partikler såsom protoner eller elektroner. Coulombs lov kan bruges til at beskrive den elektriske kraftEsom

hvorirer radius mellem ladede partikler,ε​₀ er et konstant antal vakuumpermittivitet på 8.854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ oge₁ e​​₂er ladningerne af partiklerne.

Når der er inde i buret, kan enhver elektricitet, der kommer i kontakt med den ydre overflade, måles ved hjælp af denne formel. Netfeltet inde i buret forbliver nul og beskytter det, der er inde i buret.

Ladningerne i en leder, såsom det ledende materiale i et Faraday-bur, ved ligevægt skal være så langt fra hinanden som muligt, så ladningen forbliver på overfladen. Dette holder det elektriske felt inden for nul. Hvis du bragte et positivt ladet objekt ud til buret, ville elektronerne på den indvendige overflade akkumulere sig omkring det for at fjerne det.

Hvis du forestillede dig dig selv i et Faraday-burhus, kunne du bruge forskellige materialer til at beskytte dig mod elektromagnetisk interferens.

Kobber er det mest pålidelige element til magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) inden for medicin for at beskytte mennesker mod skader ved elektromagnetisk stråling. Det er også let at kombinere med andre elementer for at skabe legeringer som messing, fosfor bronze og beryllium kobber, der har højere værdier for ledningsevne.

Forblindet stål er et omkostningseffektivt materiale, der forhindrer lavere frekvenser i at komme ind. Kulstofstål er et andet ideelt valg, der kan blokere for frekvenser, som andre legeringer og elementer savner. Disse materialer leveres ofte med tinbelægning for at forhindre dem i at tæres.

Kobberlegering er kendt for at være i stand til at modstå korrosion. Aluminium er et andet ideelt valg, mens du skal undersøge dets galvaniske korrosion og oxidation egenskaber, kan tjene en række anvendelser på grund af dets gode styrke / vægt-forhold og høje mængde ledningsevne.

•••Syed Hussain Ather

I 1836 observerede fysiker Michael Faraday, at en ladet leder ville opbevare overskydende ladning inde i selve materialet, ikke i det hulrum, som lederen lukkede. Han overtog et rum med metalfolie. Med en elektrostatisk generator udenfor bemærkede han, at der ikke var nogen ladning inde i henhold til hans elektroskop, en enhed, der blev brugt til at måle elektrisk ladning. Han brugte det til at bygge et Faraday-bur til denne generator.

Syv år senere demonstrerede Faraday, at ladningen forbliver på overfladen af ​​en leder til metaloverflader. Ved hjælp af en metalskovl med is viste han den elektriske ladning i en leder af en leder skaber en ladning på den indre overflade af skallen. Opladningen påvirkede ikke indersiden af ​​skallen. Ved hjælp af et elektroskop til at måle elektriske ladninger ville hans eksperiment blive det første kvantitative eksperiment med elektrisk ladning.