फैराडे केज का निर्माण कैसे करें

बिजली खतरनाक हो सकती है, लेकिन उचित सुरक्षा सावधानी बरतने से आप यह अध्ययन कर सकते हैं कि चार्ज कैसे प्रवाहित होते हैं, विद्युत क्षेत्र कैसे होते हैं और बिजली में अन्य घटनाएं कैसे कार्य करती हैं।

भौतिकी में बिजली की शुरुआत के बाद से, वैज्ञानिकों ने प्रयोग करते समय खुद को नुकसान से बचाने के लिए उपकरणों का इस्तेमाल किया है। यह ज्ञान लोगों को बिजली से चोट लगने से बचाने के तरीकों के रूप में फैराडे पिंजरों का निर्माण करेगा।

•••सैयद हुसैन अथेरे

​फैराडे पिंजरेयाफैराडे शील्ड्सविद्युत चुम्बकीय तरंगों को पुनर्निर्देशित करने के लिए उनकी सतह पर प्रवाहकीय सामग्री का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को अवरुद्ध करें। बाहरी विद्युत क्षेत्र के कारण पिंजरे की सामग्री में विद्युत आवेशों में परिवर्तन होता है कि वे कैसे हैं क्षेत्र के अंदर प्रवेश करने से रोकने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के संबंध में वितरित किया गया पिंजरा

हालांकि वे पृथ्वी की तरह धीमी गति से बदलते चुंबकीय क्षेत्रों को अवरुद्ध नहीं कर सकते, फैराडे पिंजरों का उपयोग किया गया है विद्युत चुम्बकीय धाराओं को रोकने के लिए धातु की जाली या छिद्रित चादरों से घिरे कमरे बनाएं प्रवेश कर रहा है।

• फैराडे पिंजरे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को प्रवेश करने या भागने से रोकते हैं और इसे एल्यूमीनियम या धातु पदार्थों से बनाया जा सकता है। उन्हें धातु के तार और कार्डबोर्ड या लकड़ी सहित साधारण सामग्री से बनाया जा सकता है।

जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र पिंजरे के संपर्क में आता है, तो पिंजरा उसी विद्युत क्षेत्र को उत्पन्न करता है जैसे कि आवेश को अंदर रखा गया हो। यदि पिंजरे को जमीन पर रखा जाता है तो सतह को जमीन पर बहने वाले अतिरिक्त चार्ज के साथ बेअसर कर दिया जाता है। यह वोल्टेज को पिंजरे के दूसरी तरफ बनने से रोकता है ताकि क्षेत्र सामग्री को पास न करे। इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज सतह पर प्रेरित होने के कारण चार्ज सामग्री के दूसरी तरफ खुद को पुनर्वितरित करते हैं।

फैराडे पिंजरे के निर्माण की इस पद्धति में तांबे या एल्यूमीनियम की धातु की चादरें, टेप, कैंची, एक कार्डबोर्ड या इसी तरह की सामग्री के कंटेनर और एक गुब्बारे की आवश्यकता होती है ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि पिंजरा काम करता है या नहीं। चिकन तार फैराडे पिंजरे के लिए सबसे अच्छा काम करने वाली सामग्री एल्यूमीनियम, तांबे या चिकन तार है। फैराडे पिंजरों को धातु के घटकों के बीच बहुत अधिक संपर्क की आवश्यकता होती है ताकि एक जाल डिजाइन अच्छी तरह से काम कर सके।

कंटेनर को फैराडे शील्ड या पिंजरे में बदलकर, उदाहरण के लिए, एक बॉक्स जो आपके परिवेश से आपकी रक्षा कर सकता है। कंटेनर के चारों ओर पन्नी या धातु की चादरें लपेटें। सुनिश्चित करें कि धातु की चादरों के बीच पिंजरे का बहुत अधिक संपर्क है।

एक स्क्रीन को काटें ताकि आप पिंजरे के अंदर से बाहर देख सकें। सुनिश्चित करें कि छेद विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य से छोटे हैं जिन्हें आप प्रवेश करने से रोकना चाहते हैं।

कुछ सामान्य निर्देश हैं:

1. स्क्रीन मेटल मेश के 10 x 10 इंच के वर्ग को मापें और इसे काट लें।
2. इसी तरह, लकड़ी या गत्ते की पांच 8 इंच लंबाई काट लें।
3. स्टेपल, टेप, या किसी अन्य तरीके से धातु की जाली को लकड़ी या कार्डबोर्ड से बांधें।
4. जाल के चारों ओर की पट्टियों को एक दूसरे से लगभग ५ से ६ इंच की दूरी पर जोड़ दें ताकि वे पूरे जाल को ढक दें या घेर लें।
5. फैराडे पिंजरा बनाने के लिए सामग्री को एक बॉक्स या कंटेनर में बनाएं।

पिंजरे के अंदर अपने सेल फोन का उपयोग करने का प्रयास करें। क्या यह वाईफाई सिग्नल प्राप्त या प्रसारित करता है? आपको अभी भी वाईफाई की एक कमजोर मात्रा मिलनी चाहिए क्योंकि फैराडे पिंजरे सेल फोन की आवृत्ति को कम कर सकते हैं, लेकिन इसे पूरी तरह से रोक नहीं सकते हैं।

सेल फोन का उपयोग करने वाली रेडियो तरंगों में पिंजरे में छोटे छिद्रों के माध्यम से रिसाव करने के लिए पर्याप्त आवृत्तियां होती हैं, इसलिए आपको उनके खिलाफ कार्रवाई करने के लिए फैराडे पिंजरे में छोटे अंतराल को मिलाप या वेल्ड करने की आवश्यकता होगी।

सटीक माप करते समय रसायनज्ञ बाहरी स्रोतों से शोर को कम करने के लिए फैराडे पिंजरों का उपयोग करते हैं। डिजिटल फोरेंसिक शोधकर्ता फैराडे बैग, लचीले धातु के कपड़े से बने फैराडे पिंजरों का उपयोग करते हैं, ताकि दूरस्थ रूप से पोंछने और आपराधिक साक्ष्य को बदलने से रोका जा सके।

फैराडे पिंजरे कंप्यूटर को जासूसी जैसे कार्यों को विफल करने के लिए सुरक्षा प्रदान करते हैं। यात्रियों को हानिकारक विद्युत आवेशों के संपर्क में आने से रोककर कार और विमान अनिवार्य रूप से फैराडे पिंजरों के रूप में कार्य करते हैं।

फैराडे पिंजरों का उपयोग रेडियो ट्रांसमीटरों को अन्य उपकरणों के साथ हस्तक्षेप करने से रोकने और व्यक्तियों और वस्तुओं को बिजली के हमलों और निर्वहन की धाराओं से बचाने के लिए भी किया जाता है। घरेलू उपकरण भी उनका उपयोग करते हैं। माइक्रोवेव में तरंगों को उनके आंतरिक भाग से बाहर निकलने से रोकने के लिए ढाल होते हैं जबकि टीवी केबल चित्र बनाने के लिए बाहरी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करते हैं।

धातुओं की विभिन्न चालकता प्रभावित कर सकती है कि कैसे फैराडे पिंजरे विद्युत क्षेत्रों को प्रवेश करने से रोकते हैं। कॉपर सबसे प्रभावी है, जिसका उपयोग अस्पताल एमआरआई सुविधाओं और कंप्यूटर उपकरणों में किया जाता है, जिसे और भी विशिष्ट उद्देश्यों के लिए पीतल और फॉस्फोरस कांस्य मिश्र धातुओं में बनाया जा सकता है।

एल्युमीनियम एक अच्छी सामग्री भी है क्योंकि यह अपने वजन के लिए मजबूत है और इसकी उच्च चालकता है, लेकिन यह समय के साथ जंग खा सकता है और अच्छी तरह से मिलाप नहीं किया जाता है। फैराडे पिंजरों को डिजाइन करने में अन्य विशेषताओं में मूल्य, जंग, मोटाई, लचीलापन, आवृत्तियों को अवरुद्ध किया जाता है और सामग्री को स्वयं एक पिंजरे में कैसे बनाया जा सकता है।

•••सैयद हुसैन अथेरे

फैराडे पिंजरे बिजली के क्षेत्र से अपने अंदरूनी हिस्से की रक्षा करते हैं, एक बल क्षेत्र जो आवेशित कणों जैसे प्रोटॉन या इलेक्ट्रॉनों के आसपास होता है। कूलम्ब के नियम का उपयोग विद्युत बल का वर्णन करने के लिए किया जा सकता हैइजैसा

जिसमेंआरआवेशित कणों के बीच की त्रिज्या है,ε​₀ 8.854 × 10. की निर्वात पारगम्यता की एक स्थिर संख्या है⁻¹² फ़ेम⁻¹ तथाइ₁ इ​​₂कणों के आरोप हैं।

पिंजरे के अंदर, बाहरी सतह के संपर्क में आने वाली किसी भी बिजली को इस सूत्र का उपयोग करके मापा जा सकता है। पिंजरे के अंदर जो कुछ भी है उसकी रक्षा करते हुए, पिंजरे के अंदर का शुद्ध क्षेत्र शून्य रहता है।

एक चालक में आवेश, जैसे फैराडे पिंजरे की संवाहक सामग्री, संतुलन पर जितना संभव हो उतना दूर होना चाहिए ताकि आवेश सतह पर बना रहे। यह विद्युत क्षेत्र को शून्य के अंदर रखता है। यदि आप पिंजरे के बाहर एक सकारात्मक चार्ज वस्तु लाते हैं, तो आंतरिक सतह पर इलेक्ट्रॉन इसे रद्द करने के लिए इसके चारों ओर जमा हो जाएंगे।

यदि आप अपने आप को फैराडे पिंजरे के घर में कल्पना करते हैं, तो आप विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से खुद को बचाने के लिए विभिन्न सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं।

लोगों को विद्युत चुम्बकीय विकिरण के नुकसान से बचाने के लिए चिकित्सा में चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) अनुप्रयोगों के लिए कॉपर सबसे विश्वसनीय तत्व है। पीतल, फॉस्फोरस कांस्य और बेरिलियम तांबे जैसे मिश्र धातुओं को बनाने के लिए अन्य तत्वों के साथ संयोजन करना भी आसान है जिसमें चालकता के उच्च मूल्य होते हैं।

प्री-टिन प्लेटेड स्टील एक लागत प्रभावी सामग्री है जो कम आवृत्तियों को प्रवेश करने से रोकती है। कार्बन स्टील एक और आदर्श विकल्प है जो अन्य मिश्र धातुओं और तत्वों को याद करने वाली आवृत्तियों को अवरुद्ध कर सकता है। ये सामग्रियां अक्सर टिन प्लेटिंग के साथ आती हैं ताकि उन्हें जंग से बचाया जा सके।

कॉपर मिश्र धातु जंग का विरोध करने में सक्षम होने के लिए जाना जाता है। एल्यूमिनियम एक और आदर्श विकल्प है, जबकि आपको इसके गैल्वेनिक जंग और ऑक्सीकरण की जांच करने की आवश्यकता है गुण, इसकी अच्छी ताकत-से-वजन अनुपात और उच्च मात्रा के कारण विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों की सेवा कर सकते हैं चालकता।

•••सैयद हुसैन अथेरे

1836 में, भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे ने देखा कि एक आवेशित कंडक्टर सामग्री के अंदर ही अतिरिक्त चार्ज जमा करेगा, न कि उस गुहा में जिसे कंडक्टर संलग्न करता है। उसने एक कमरे को धातु की पन्नी से ढक दिया। बाहर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर के साथ, उन्होंने देखा कि उनके इलेक्ट्रोस्कोप के अनुसार, विद्युत आवेश को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण के अनुसार अंदर कोई चार्ज नहीं था। उन्होंने इस जनरेटर के लिए फैराडे पिंजरा बनाने के लिए इसका इस्तेमाल किया।

सात साल बाद फैराडे ने प्रदर्शित किया कि धातु की सतहों के लिए एक कंडक्टर की सतह पर चार्ज रहता है। बर्फ के साथ धातु की बाल्टी का उपयोग करते हुए, उन्होंने दिखाया कि एक कंडक्टर के खोल में विद्युत आवेश खोल की आंतरिक सतह पर आवेश बनाता है। चार्ज ने शेल के आंतरिक आयतन को प्रभावित नहीं किया। विद्युत आवेशों को मापने के लिए एक इलेक्ट्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, उनका प्रयोग विद्युत आवेश पर पहला मात्रात्मक प्रयोग बन जाएगा।