Cara Membangun Sangkar Faraday

Listrik bisa berbahaya, tetapi mengambil tindakan pencegahan keselamatan yang tepat dapat memungkinkan Anda mempelajari bagaimana muatan mengalir, bagaimana medan listrik terjadi dan bagaimana fenomena lain dalam fungsi listrik.

Sejak awal listrik dalam fisika, para ilmuwan telah menggunakan peralatan untuk melindungi diri dari bahaya saat melakukan eksperimen. Pengetahuan ini akan membuat sangkar Faraday sebagai metode untuk mencegah orang tersengat listrik.

•••Syed Hussain Ather

​kandang FaradaydayatauPerisai Faradaymemblokir medan elektromagnetik menggunakan bahan konduktif di permukaannya untuk mengarahkan gelombang elektromagnetik. Medan listrik eksternal menyebabkan muatan listrik dalam bahan sangkar berubah dalam cara mereka didistribusikan sehubungan dengan induksi elektrostatik untuk mencegah medan memasuki bagian dalam kandang.

Meskipun mereka tidak dapat memblokir medan magnet yang bervariasi lambat seperti yang ada di Bumi, sangkar Faraday telah digunakan untuk buat ruangan yang dikelilingi oleh jaring logam atau lembaran berlubang untuk mencegah arus elektromagnetik dari memasuki.

• Sangkar Faraday mencegah medan elektromagnetik masuk atau keluar dan dapat dibuat dari bahan aluminium atau logam. Mereka dapat dibuat dengan bahan sederhana termasuk kawat logam dan karton atau kayu.

Ketika medan listrik eksternal bersentuhan dengan sangkar, sangkar menghasilkan medan listrik yang sama seolah-olah muatan ditempatkan di dalam. Permukaan dinetralkan dengan kelebihan muatan yang mengalir ke tanah jika sangkar diarde. Ini mencegah terbentuknya tegangan di sisi lain sangkar sehingga medan tidak melewati material. Muatan mendistribusikan kembali diri mereka di sisi lain material saat muatan elektrostatik diinduksi di permukaan.

Metode membangun sangkar Faraday ini membutuhkan lembaran logam tembaga atau aluminium, selotip, gunting, kardus atau wadah bahan serupa, dan balon untuk menguji apakah sangkar berfungsi. Bahan yang paling cocok adalah aluminium, tembaga atau kawat ayam untuk kandang Faraday kawat ayam. Kandang Faraday membutuhkan banyak kontak antara komponen logam sehingga desain mesh dapat bekerja dengan baik.

Bentuk wadah menjadi perisai atau sangkar Faraday dengan mengubahnya menjadi, misalnya, kotak yang dapat melindungi Anda dari lingkungan sekitar. Bungkus foil atau lembaran logam di sekitar wadah. Pastikan kandang memiliki banyak kontak antara lembaran logam.

Potong layar sehingga Anda dapat melihat bagian luar dari dalam kandang. Pastikan lubangnya lebih kecil dari panjang gelombang radiasi elektromagnetik yang ingin Anda blokir agar tidak masuk.

Beberapa petunjuk umum adalah:

1. Ukur jaring logam layar berukuran 10 x 10 inci persegi dan hentikan.
2. Demikian pula, potong lima kayu atau karton sepanjang 8 inci.
3. Staple, selotip, atau kencangkan dengan cara lain jaring logam ke kayu atau karton.
4. Bergabunglah dengan strip di sekitar jaring sekitar 5 hingga 6 inci dari satu sama lain sehingga menutupi atau mengelilingi seluruh jaring.
5. Bentuk bahan menjadi kotak atau wadah untuk membuat sangkar Faraday.

Coba gunakan ponsel Anda di dalam kandang. Apakah itu menerima atau mengirimkan sinyal wifi? Anda masih harus mendapatkan jumlah wifi yang lebih lemah karena sangkar Faraday dapat melemahkan frekuensi ponsel, tetapi tidak sepenuhnya menghentikannya.

Gelombang radio yang digunakan ponsel memiliki frekuensi yang cukup kecil untuk bocor melalui lubang kecil di sangkar sehingga Anda perlu menyolder atau mengelas celah kecil di sangkar Faraday untuk melawannya.

Ahli kimia menggunakan sangkar Faraday untuk mengurangi kebisingan dari sumber eksternal sambil melakukan pengukuran yang tepat. Peneliti forensik digital menggunakan tas Faraday, sangkar Faraday yang terbuat dari kain logam fleksibel, untuk mencegah penghapusan jarak jauh dan perubahan bukti kriminal.

Kandang Faraday memberikan keamanan bagi komputer untuk menggagalkan tindakan seperti mata-mata. Mobil dan pesawat pada dasarnya bertindak sebagai sangkar Faraday dengan menjaga penumpang agar tidak bersentuhan dengan muatan listrik yang berbahaya.

Sangkar Faraday juga digunakan untuk mencegah pemancar radio mengganggu peralatan lain dan melindungi individu dan objek dari arus sambaran petir dan pelepasan muatan. Peralatan rumah tangga juga menggunakannya. Microwave memiliki pelindung untuk mencegah gelombang keluar dari interiornya sementara kabel TV mengurangi interferensi elektromagnetik eksternal untuk membuat gambar.

Konduktivitas logam yang berbeda dapat memengaruhi cara sangkar Faraday mencegah masuknya medan listrik. Tembaga adalah yang paling efektif, digunakan di fasilitas MRI rumah sakit dan peralatan komputer, yang dapat dibentuk menjadi paduan kuningan dan perunggu fosfor untuk tujuan yang lebih spesifik.

Aluminium juga merupakan bahan yang baik karena kuat untuk bobotnya dan memiliki konduktivitas yang tinggi, tetapi dapat berkarat seiring waktu dan tidak disolder dengan baik. Fitur lain dalam merancang sangkar Faraday termasuk harga, korosi, ketebalan, kelenturan, frekuensi yang diblokir dan bagaimana bahan itu sendiri dapat dibentuk menjadi sangkar.

•••Syed Hussain Ather

Sangkar Faraday melindungi bagian dalamnya dari medan listrik, medan gaya yang mengelilingi partikel bermuatan seperti proton atau elektron. Hukum Coulomb dapat digunakan untuk menggambarkan gaya listrikEsebagai

di manaradalah jari-jari antara partikel bermuatan,ε​₀ adalah jumlah konstan permitivitas vakum 8,854 × 10⁻¹² Fm⁻¹ dane₁ e​​₂adalah muatan partikel.

Saat berada di dalam kandang, listrik apa pun yang bersentuhan dengan permukaan luar dapat diukur menggunakan rumus ini. Bidang jaring di dalam kandang tetap nol, melindungi apa pun yang ada di dalam kandang.

Muatan dalam konduktor, seperti bahan konduktor dari sangkar Faraday, pada kesetimbangan harus berjarak sejauh mungkin sehingga muatan tetap berada di permukaan. Ini membuat medan listrik tetap di dalam nol. Jika Anda membawa benda bermuatan positif ke luar sangkar, elektron di permukaan dalam akan menumpuk di sekitarnya untuk membatalkannya.

Jika Anda membayangkan diri Anda berada di rumah sangkar Faraday, Anda dapat menggunakan bahan yang berbeda untuk melindungi diri Anda dari interferensi elektromagnetik.

Tembaga adalah elemen yang paling dapat diandalkan untuk aplikasi pencitraan resonansi magnetik (MRI) dalam kedokteran untuk melindungi orang dari bahaya radiasi elektromagnetik. Juga mudah untuk digabungkan dengan elemen lain untuk membuat paduan seperti kuningan, perunggu fosfor, dan tembaga berilium yang memiliki nilai konduktivitas lebih tinggi.

Baja berlapis timah adalah bahan hemat biaya yang menghalangi masuknya frekuensi yang lebih rendah. Baja karbon adalah pilihan ideal lainnya yang dapat memblokir frekuensi yang terlewatkan oleh paduan dan elemen lain. Bahan-bahan ini sering kali dilengkapi dengan pelapis timah untuk mencegah korosi.

Paduan tembaga dikenal mampu menahan korosi. Aluminium adalah pilihan ideal lainnya yang, sementara Anda perlu memeriksa korosi dan oksidasi galvaniknya properti, dapat melayani berbagai aplikasi karena rasio kekuatan-terhadap-beratnya yang baik dan jumlah yang tinggi daya konduksi.

•••Syed Hussain Ather

Pada tahun 1836, fisikawan Michael Faraday mengamati konduktor bermuatan akan menyimpan kelebihan muatan di dalam materi itu sendiri, bukan di dalam rongga yang tertutup konduktor. Dia melapisi sebuah ruangan dengan kertas timah. Dengan generator elektrostatik di luar, dia melihat tidak ada muatan di dalam menurut elektroskopnya, alat yang digunakan untuk mengukur muatan listrik. Dia menggunakan itu untuk membangun sangkar Faraday untuk generator ini.

Tujuh tahun kemudian Faraday mendemonstrasikan muatan tetap pada permukaan konduktor untuk permukaan logam. Menggunakan ember logam dengan es, ia menunjukkan muatan listrik di kulit konduktor menciptakan muatan pada permukaan bagian dalam shell. Muatan tidak mempengaruhi volume interior shell. Menggunakan elektroskop untuk mengukur muatan listrik, eksperimennya akan menjadi eksperimen kuantitatif pertama tentang muatan listrik.