Hogyan építsünk Faraday ketrecet

A villamos energia veszélyes lehet, de a megfelelő biztonsági óvintézkedések betartásával tanulmányozhatja, hogyan áramlanak a töltések, hogyan keletkeznek az elektromos mezők és hogyan működnek az áram más jelenségei.

A fizika elektromosságának kezdete óta a tudósok berendezéseket használtak, hogy megvédjék magukat a károktól a kísérletek során. Ez a tudás Faraday ketreceket hozna létre, amelyek megakadályozzák az embereket abban, hogy az elektromos áram megsérüljön.

•••Syed Hussain Ather

​Faraday ketrecekvagyFaraday pajzsokblokkolja az elektromágneses mezőket, felületükön vezető anyagok felhasználásával az elektromágneses hullámok átirányításához. A külső elektromos mező hatására a ketrec anyagában lévő elektromos töltések megváltoznak eloszlatva az elektrosztatikus indukcióval, hogy megakadályozza a mező bejutását a ketrec.

Bár a lassan változó mágneses mezőket nem tudják elzárni, mint a Földé, Faraday ketreceket már megszokták teremtsenek fémhálóval vagy perforált lemezekkel körülvéve, hogy megakadályozzák az elektromágneses áramok bejutását belépő.

• A Faraday ketrecek megakadályozzák az elektromágneses mezők bejutását vagy elhagyását, és alumíniumból vagy fémes anyagokból építhetők. Készíthetők egyszerű anyagokból, beleértve a fémhuzalt és a kartont vagy a fát.

Amikor egy külső elektromos mező érintkezésbe kerül a ketrecgel, a ketrec ugyanolyan elektromos teret generál, mintha a töltést bent helyeznék el. Ha a ketrec földelve van, a felületet a talajba áramló felesleges töltéssel semlegesítik. Ez megakadályozza a feszültség kialakulását a ketrec másik oldalán, így a mező nem engedi át az anyagot. A töltések újraeloszlanak az anyag másik oldalán, amikor elektrosztatikus töltések indukálódnak a felületen.

A Faraday ketrec felépítésének ehhez a módszeréhez fém réz vagy alumínium lapokra, szalagra, ollóra, karton vagy hasonló anyagú edényre és ballonra van szükség a ketrec működésének teszteléséhez. A legjobban működő anyag alumínium, réz vagy csirkehuzal Faraday ketrec csirkehuzalhoz. A Faraday ketrecek sok kapcsolatot igényelnek a fém alkatrészek között, így a háló kialakítása jól működhet.

Alakítsa a tartályt Faraday-pajzssá vagy ketrecgé oly módon, hogy egy dobozká alakítja, amely megvédi Önt a környezetétől. Tekerje a fóliát vagy a fémlemezeket a tartály köré. Győződjön meg arról, hogy a ketrec nagyon érintkezik a fémlemezek között.

Vágjon egy képernyőt, hogy a ketrec belsejéből láthassa a külsejét. Győződjön meg arról, hogy a lyukak kisebbek, mint az elektromágneses sugárzás hullámhossza, amelyet be akarunk zárni.

Néhány általános utasítás:

1. Mérjen ki egy 10 x 10 hüvelykes négyzet alakú szitaszövetet, és vágja ki.
2. Hasonlóképpen vágjon le öt 8 hüvelyk hosszúságú fát vagy kartont.
3. Tűzni, ragasztani vagy más módon rögzíteni a fémhálót a fához vagy a kartonhoz.
4. Csatlakoztassa a szalagokat a háló körül körülbelül 5-6 hüvelyk távolságra egymástól úgy, hogy azok a teljes hálót elborítsák vagy körülvegyék.
5. Formázza az anyagot egy dobozba vagy tartályba a Faraday ketrec létrehozásához.

Próbálja meg használni a mobiltelefonját a ketrecben. Fogadja vagy továbbítja a wifi jeleket? Még mindig gyengébb mennyiségű wifit kellene kapnia, mert a Faraday ketrecek képesek csökkenteni a mobiltelefonok frekvenciáját, de nem állíthatják meg teljesen.

A mobiltelefonok által használt rádióhullámoknak elég kicsi a frekvenciájuk ahhoz, hogy a ketrecben lévő kis lyukakon keresztül szivároghassanak, így a Faraday ketrecben kisebb hézagokat kell forrasztani vagy hegeszteni, hogy ellene léphessen.

A kémikusok Faraday ketreceket használnak a külső forrásokból származó zaj csökkentésére, miközben pontos méréseket végeznek. A digitális kriminalisztikai kutatók Faraday táskákat, Faraday ketreceket használnak rugalmas fémszövetből, hogy megakadályozzák a bűnügyi bizonyítékok távoli törlését és megváltoztatását.

A Faraday ketrecek biztonságot nyújtanak a számítógépek számára, hogy megakadályozzák a kémkedést. Az autók és repülőgépek lényegében Faraday ketrecekként működnek, megakadályozva, hogy az utasok káros elektromos töltésekkel érintkezzenek.

A Faraday ketreceket arra is használják, hogy megakadályozzák a rádióadók interferenciáját más berendezésekkel, valamint az egyének és tárgyak védelmét a villámcsapások és kisülések ellen. A háztartási készülékek is használják őket. A mikrohullámok árnyékolással vannak ellátva, hogy megakadályozzák a hullámok belépését a belső térbe, míg a TV-kábelek csökkentik a külső elektromágneses interferenciát a képek létrehozásához.

A fémek különböző vezetőképessége befolyásolhatja, hogy a Faraday ketrecek hogyan akadályozzák meg az elektromos mezők bejutását. A réz a leghatékonyabb, amelyet kórházi MRI-berendezésekben és számítógépes készülékekben használnak, és amelyek még specifikusabb célokra rézből és foszforból készült bronzötvözetekké alakíthatók.

Az alumínium azért is jó anyag, mert erős a súlya és nagy a vezetőképessége, de idővel rozsdásodhat, és nincs jól forrasztva. A Faraday ketrecek tervezésének további jellemzői az ár, a korrózió, a vastagság, a alakíthatóság, a blokkolt frekvenciák és az, hogy maguk az anyagok hogyan alakíthatók ketrecbe.

•••Syed Hussain Ather

A Faraday ketrecek megvédik belső oldalukat az elektromos mezőktől, a töltött részecskéket, például protonokat vagy elektronokat körülvevő erőtértől. Coulomb törvénye használható az elektromos erő leírásáraEmint

amibenra töltött részecskék közötti sugár,ε​₀ a vákuum-permittivitás állandó száma 8,854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ ése₁ e​​₂a részecskék töltése.

A ketrec belsejében a külső felülettel érintkező elektromos áram mérhető ezzel a képlettel. A ketrecen belüli nettó mező nulla marad, védve a ketrec belsejét.

A vezető töltéseinek, például egy Faraday-ketrec vezető anyagának egyensúlyi állapotban a lehető legtávolabb kell lenniük, hogy a töltés a felszínen maradjon. Ez az elektromos teret nullán belül tartja. Ha pozitívan töltött tárgyat vinnél a ketrec külsejére, a belső felületen lévő elektronok felhalmozódnának körülötte, hogy megszüntessék azt.

Ha Faraday ketrecházban képzelte el magát, akkor különböző anyagokkal védheti meg magát az elektromágneses interferenciától.

A réz a legmegbízhatóbb elem a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) alkalmazásában az orvostudományban, hogy megvédje az embereket az elektromágneses sugárzás ártalmaitól. Könnyen kombinálható más elemekkel olyan ötvözetek létrehozására, mint a sárgaréz, a foszforos bronz és a berillium-réz, amelyek vezetőképességi értékei magasabbak.

Az ónozott acél költséghatékony anyag, amely megakadályozza az alacsonyabb frekvenciák bejutását. A szénacél egy másik ideális választás, amely blokkolhatja az egyéb ötvözetek és elemek hiányzó frekvenciákat. Ezek az anyagok gyakran ónbevonattal vannak ellátva, hogy megakadályozzák a korróziót.

A rézötvözetről ismert, hogy ellenáll a korróziónak. Az alumínium egy másik ideális választás, amelynél meg kell vizsgálni a galvános korrózióját és oxidációját tulajdonságokkal rendelkezik, a jó szilárdság / tömeg arány és a nagy mennyiség miatt sokféle alkalmazást szolgálhat vezetőképesség.

•••Syed Hussain Ather

1836-ban Michael Faraday fizikus megfigyelte, hogy egy töltött vezető magában az anyagban tárolja a felesleges töltést, és nem abban az üregben, amelyet a vezető bezárt. Fóliával borított be egy szobát. Kívül egy elektrosztatikus generátorral észrevette, hogy az elektromos töltés mérésére szolgáló eszköz, az elektroszkópja szerint nincs töltés. Ezt használta Faraday ketrecének felépítéséhez ehhez a generátorhoz.

Hét évvel később Faraday bebizonyította, hogy a fémfelületek vezetőjének felületén töltés marad. Jéggel ellátott fém vödör segítségével megmutatta, hogy az elektromos töltés egy vezető héjában töltetet hoz létre a héj belső felületén. A töltés nem befolyásolta a héj belső térfogatát. Az elektromos töltések mérésére elektroszkóppal végzett kísérlete az első elektromos töltés kvantitatív kísérlete lesz.