Kuinka rakentaa Faradayn häkki

Sähkö voi olla vaarallista, mutta asianmukaisten varotoimien noudattaminen voi antaa sinun tutkia, kuinka varaukset virtaavat, kuinka sähkökentät esiintyvät ja miten muut sähkön ilmiöt toimivat.

Fysiikan sähkön alkamisesta lähtien tutkijat ovat käyttäneet laitteita suojaamaan itseään vahingoilta kokeita suorittaessaan. Tämä tieto loisi Faradayn häkit keinoina estää ihmisiä vahingoittamasta sähköä.

•••Syed Hussain Ather

​Faradayn häkittaiFaraday-kilvetestää sähkömagneettiset kentät käyttämällä johtavia materiaaleja niiden pinnalla sähkömagneettisten aaltojen ohjaamiseksi. Ulkoinen sähkökenttä saa häkin materiaalin sähkövaraukset muuttumaan jakautunut sähköstaattiseen induktioon nähden, jotta kenttä ei pääse sisään häkki.

Vaikka ne eivät pysty estämään hitaasti vaihtelevia magneettikenttiä, kuten maapallon, Faradayn häkit ovat tottuneet luoda huoneita, joita ympäröivät metalliverkot tai rei'itetyt levyt sähkömagneettisten virtojen estämiseksi tulossa.

• Faraday-häkit estävät sähkömagneettisten kenttien pääsyn sisään tai ulos, ja ne voidaan rakentaa alumiini- tai metalliaineista. Ne voidaan valmistaa yksinkertaisista materiaaleista, kuten metallilangasta ja pahvista tai puusta.

Kun ulkoinen sähkökenttä tulee kosketukseen häkin kanssa, häkki tuottaa saman sähkökentän kuin lataus sijoitettaisiin sisälle. Pinta neutraloidaan ylimääräisellä varauksella, joka virtaa maahan, jos häkki on maadoitettu. Tämä estää jännitteen muodostumisen häkin toiselle puolelle, joten kenttä ei kulje materiaalin läpi. Varat jakautuvat uudelleen materiaalin toiselle puolelle, kun sähköstaattiset varaukset indusoituvat pinnalle.

Tämä menetelmä Faradayn häkin rakentamiseksi vaatii metalliset kupari- tai alumiinilevyt, teipin, sakset, pahvisen tai vastaavan materiaalisäiliön ja ilmapallon, jotta häkin toiminta voidaan testata. Parhaiten toimiva materiaali on alumiini-, kupari- tai kanalanka Faraday-häkkikanaa varten. Faraday-häkit vaativat paljon kosketusta metallikomponenttien välillä, joten verkkomalli voi toimia hyvin.

Muodosta säiliö Faradayn kilpeksi tai häkiksi muuttamalla se esimerkiksi laatikoksi, joka voi suojata sinua ympäristöstäsi. Kääri folio tai metallilevyt astian ympärille. Varmista, että häkissä on paljon kosketusta metallilevyjen välillä.

Leikkaa näyttö niin, että näet häkin ulkopuolen ulkopuolelta. Varmista, että reiät ovat pienempiä kuin estettävän sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus.

Joitakin yleisiä ohjeita ovat:

1. Mittaa 10 x 10 tuuman neliö seulan metalliverkkoa ja leikkaa se pois.
2. Leikkaa samalla tavalla viisi 8 tuuman puuta tai pahvia.
3. Nitoa, teipata tai kiinnitä jollain muulla tavalla metalliverkko puuhun tai pahviin.
4. Liitä nauhat verkon ympärille noin 5-6 tuuman päähän toisistaan ​​niin, että ne peittävät tai ympäröivät koko verkkoa.
5. Muodosta materiaali laatikkoon tai astiaan Faraday-häkin luomiseksi.

Yritä käyttää matkapuhelinta häkin sisällä. Ottaako se vastaan ​​vai lähettääkö wifi-signaaleja? Sinun pitäisi silti saada heikompi määrä wifiä, koska Faraday-häkit voivat vaimentaa matkapuhelinten taajuutta, mutta eivät pysäytä sitä kokonaan.

Matkapuhelimien käyttämillä radioaalloilla on riittävän pienet taajuudet vuotamaan häkissä olevien pienten reikien läpi, joten sinun on juotettava tai hitsattava pieniä aukkoja Faradayn häkissä toimiakseen niitä vastaan.

Kemistit käyttävät Faradayn häkkejä vähentääkseen ulkoisista lähteistä tulevaa melua tarkkojen mittausten aikana. Digitaaliset rikostekniset tutkijat käyttävät Faraday-laukkuja, Faraday-häkkejä, jotka on valmistettu joustavasta metallikangasta estääkseen etäpyyhkimisen ja rikostodistuksen muuttamisen.

Faradayn häkit tarjoavat tietoturvaa estääkseen vakoilun kaltaiset toimet. Autot ja lentokoneet toimivat lähinnä Faradayn häkkeinä estämällä matkustajia joutumasta kosketuksiin haitallisten sähkövarausten kanssa.

Faradayn häkkejä käytetään myös estämään radiolähettimiä häiritsemästä muita laitteita ja suojaamalla ihmisiä ja esineitä salamaniskulta ja purkaukselta. Myös kodinkoneet käyttävät niitä. Mikroaalloissa on suojat, jotka estävät aaltoja poistumasta sisätilastaan, kun taas TV-kaapelit vähentävät ulkoisia sähkömagneettisia häiriöitä kuvien luomiseksi.

Metallien erilainen johtavuus voi vaikuttaa siihen, kuinka Faraday-häkit estävät sähkökenttien pääsyä. Kupari on tehokkain, käytetty sairaalan MRI-tiloissa ja tietokonelaitteissa, ja siitä voidaan muodostaa messinki- ja fosforipronssiseoksia vielä tarkempiin tarkoituksiin.

Alumiini on myös hyvä materiaali, koska se on painonsa puolesta vahva ja sillä on suuri johtavuus, mutta se voi ruostua ajan myötä eikä sitä ole juotettu hyvin. Muita ominaisuuksia Faradayn häkkien suunnittelussa ovat hinta, korroosio, paksuus, muokattavuus, estetyt taajuudet ja miten itse materiaalit voidaan muodostaa häkiksi.

•••Syed Hussain Ather

Faraday-häkit suojaavat sisäpuolta sähkökentiltä, ​​voimakentältä, joka ympäröi varattuja hiukkasia, kuten protoneja tai elektroneja. Coulombin lakia voidaan käyttää kuvaamaan sähkövoimaaEkuten

jossaron säde varattujen hiukkasten välillä,ε​₀ on vakiomäärä vakuumipermitektiivisyyttä 8,854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ jae₁ e​​₂ovat hiukkasten varauksia.

Häkin sisällä oleva sähkö, joka joutuu kosketuksiin ulkopinnan kanssa, voidaan mitata tällä kaavalla. Häkin sisällä oleva verkkokenttä pysyy nollaa suojaten sitä, mikä on häkin sisällä.

Johtimen varausten, kuten Faradayn häkin johtavan materiaalin, tasapainon tulisi olla mahdollisimman kaukana toisistaan, jotta varaus pysyy pinnalla. Tämä pitää sähkökentän nollan sisällä. Jos tuot positiivisesti varautuneen esineen häkin ulkopuolelle, sisäpinnan elektronit kerääntyvät sen ympärille kumoamaan sen.

Jos kuvittelisit itsesi Faradayn häkkitalossa, voit suojata itsesi sähkömagneettisilta häiriöiltä käyttämällä erilaisia ​​materiaaleja.

Kupari on luotettavin elementti magneettikuvaussovelluksissa (MRI) lääketieteessä ihmisten suojaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn vaurioilta. Se on myös helppo yhdistää muiden elementtien kanssa metalliseosten, kuten messingin, fosforipronssin ja berylliumkuparin, muodostamiseksi, joiden johtokyky on korkeampi.

Tina-pinnoitettu teräs on kustannustehokas materiaali, joka estää matalampien taajuuksien pääsyn sisään. Hiiliteräs on toinen ihanteellinen valinta, joka voi estää muiden seosten ja elementtien kaipaamat taajuudet. Näissä materiaaleissa on usein tinapäällyste estämään niiden syöpymistä.

Kupariseos tunnetaan vastustavan korroosiota. Alumiini on toinen ihanteellinen valinta, vaikka sinun on tutkittava sen galvaaninen korroosio ja hapettuminen ominaisuudet, voivat palvella erilaisia ​​sovelluksia hyvän lujuus-painosuhteen ja suuren määrän ansiosta johtavuus.

•••Syed Hussain Ather

Vuonna 1836 fyysikko Michael Faraday havaitsi, että varattu johdin varastoi ylimääräisen varauksen itse materiaalin sisään, ei onteloon, jonka johdin sulki. Hän päällystää huoneen metallikalvolla. Kun sähköstaattinen generaattori oli ulkona, hän huomasi, että sisällä ei ollut varausta hänen elektroskoopinsa, laitteen avulla, jota käytetään sähkövarauksien mittaamiseen. Hän käytti sitä rakentaakseen Faradayn häkin tälle generaattorille.

Seitsemän vuotta myöhemmin Faraday osoitti, että varaukset jäävät metallipintojen johtimen pinnalle. Käyttämällä metallista ämpäriä jäällä, hän osoitti, että johtimen kuoressa oleva sähkövaraus luo varauksen kuoren sisäpinnalle. Lataus ei vaikuttanut kuoren sisätilaan. Hänen kokeensa tulisi olla ensimmäinen sähkövarauksen kvantitatiivinen koe sähkömagneettisella mittauksella sähkövarauksia varten.