როგორ ავაშენოთ ფარადეის გალია

ელექტროენერგია შეიძლება საშიში იყოს, მაგრამ სათანადო უსაფრთხოების ზომების მიღება საშუალებას გაძლევთ შეისწავლოთ თუ როგორ მიედინება მუხტები, როგორ ხდება ელექტრული ველები და როგორ მოქმედებს ელექტროენერგიის სხვა მოვლენები.

ფიზიკაში ელექტროენერგიის გარიჟრაჟის შემდეგ, მეცნიერებმა გამოიყენეს აპარატურა, რომ ექსპერიმენტების ჩატარებისას ზიანი არ დაეცვათ. ეს ცოდნა შექმნის ფარადეის გალიებს, როგორც მეთოდებს, რომლებიც ხელს უშლის ხალხს ელექტროენერგიისგან.

•••საიდ ჰუსეინ ათერი

​ფარადეის გალიებიანფარადეის ფარებიდაბლოკოს ელექტრომაგნიტური ველები მათი ზედაპირის გამტარი მასალების გამოყენებით ელექტრომაგნიტური ტალღების გადამისამართების მიზნით. გარე ელექტრული ველი იწვევს გალიის მასალაში ელექტრული მუხტების შეცვლას, თუ როგორ ხდება ისინი ნაწილდება ელექტროსტატიკური ინდუქციის მიმართ, რომ არ მოხდეს ველის შიგნით შესვლა გალიაში.

მიუხედავად იმისა, რომ მათ არ შეუძლიათ დაბლოკოს ნელი ცვალებადი მაგნიტური ველები, როგორც დედამიწის, ფარადეის გალიები უკვე გამოიყენეს შექმნათ ოთახები, რომლებიც გარშემორტყმულია ლითონის ბადეებით ან პერფორირებული ფურცლებით, რათა თავიდან აიცილოთ ელექტრომაგნიტური დენები შემოსვლა.

• ფარადეის გალიები ხელს უშლის ელექტრომაგნიტური ველების შემოსვლას ან გაქცევას და მათი აშენება შესაძლებელია ალუმინის ან მეტალის ნივთიერებებისგან. მათი დამზადება შესაძლებელია მარტივი მასალებით, მათ შორის მეტალის მავთულით და მუყაოთი ან ხისგან.

როდესაც გარე ელექტრული ველი გალიასთან კონტაქტში მოდის, გალიაში წარმოიქმნება იგივე ელექტრული ველი, თითქოსდა მუხტი შიგნით იყო მოთავსებული. ზედაპირზე განეიტრალება ჭარბი მუხტით მიედინება მიწაზე, თუ გალია დასაბუთებულია. ეს ხელს უშლის გალიის მეორე მხარეს ძაბვის წარმოქმნას, ასე რომ ველი მასალს არ გადალახავს. მუხტები გადანაწილდა მასალის მეორე მხარეს, რადგან ზედაპირზე ელექტროსტატიკური მუხტებია გამოწვეული.

ფარადეის გალიის აგების ამ მეთოდს სჭირდება სპილენძის ან ალუმინის მეტალის ფურცლები, ლენტი, მაკრატელი, მუყაო ან მსგავსი მასალის კონტეინერი და ბუშტი, რომ შეამოწმოს გალიის მუშაობა. მასალა, რომელიც საუკეთესოდ მუშაობს არის ალუმინის, სპილენძის ან ქათმის მავთული ქათმის მავთულის ფარადეის გალიისთვის. ფარადეის გალიები დიდ კონტაქტს საჭიროებს ლითონის კომპონენტებს შორის, ასე რომ, ბადის დიზაინმა შეიძლება კარგად იმუშაოს.

ჩამოაყალიბეთ კონტეინერი ფარადეის ფარად ან გალიად, გადააქციეთ ის, მაგალითად, ყუთში, რომელსაც შეუძლია დაიცვას თქვენი გარემოცვა. გადაიტანეთ ფოლგა ან მეტალის ფურცლები კონტეინერის გარშემო. დარწმუნდით, რომ გალიას ბევრი შეხება აქვს ლითონის ფურცლებს შორის.

მოჭერი ეკრანი ისე, რომ გალიის შიგნიდან დაინახო გარე. დარწმუნდით, რომ ხვრელები უფრო მცირეა, ვიდრე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღის სიგრძე, რომლის დაბლოკვაც გსურთ.

ზოგადი ინსტრუქციებია:

1. გაზომეთ ეკრანის მეტალის ბადის 10 x 10 დიუმიანი კვადრატი და ამოჭერით.
2. ანალოგიურად, მოჭერი ხუთი 8 ინჩიანი სიგრძის ხის ან მუყაოს.
3. Staple, ფირზე, ან დამაგრებითი ზოგიერთი სხვა მეთოდი ლითონის mesh ხის ან მუყაოს.
4. შეაერთეთ ზოლები ბადის გარშემო დაახლოებით 5 – დან 6 სანტიმეტრის დაშორებით ერთმანეთისგან ისე, რომ ისინი დაფარონ ან გარს შემოიტანონ მთელი ბადე.
5. ჩამოაყალიბეთ მასალა ყუთში ან ჭურჭელში, რათა შექმნათ ფარადეის გალია.

სცადეთ გამოიყენოთ თქვენი მობილური ტელეფონი გალიაში. იღებს თუ გადასცემს wifi სიგნალებს? თქვენ ჯერ კიდევ სუსტი რაოდენობით wifi უნდა მიიღოთ, რადგან ფარადეის გალიებს შეუძლიათ შეამსუბუქონ მობილური ტელეფონების სიხშირე, მაგრამ არა მთლიანად შეაჩერონ იგი.

რადიოტალღებს, რომლებსაც მობილური ტელეფონები იყენებენ, აქვთ საკმარისად მცირე სიხშირე, რომ გალიაში მცირე ხვრელები გაჟონონ, ამიტომ მათ წინააღმდეგ მოქმედება გჭირდებათ ფარადეის გალიაში მცირე ხარვეზების ჩასადებად ან შედუღებისთვის.

ქიმიკოსები იყენებენ ფარადეის გალიებს ზუსტი გაზომვების დროს გარე წყაროდან ხმაურის შესამცირებლად. სასამართლო ექსპერტიზის ციფრული მკვლევარები იყენებენ ფარადეის ჩანთებს, ფარადეის გალიებს, რომლებიც დამზადებულია მოქნილი მეტალის ქსოვილისგან, რათა თავიდან აიცილონ დისტანციური გაწმენდა და სისხლის სამართლის მტკიცებულებების შეცვლა.

ფარადეის გალიები უზრუნველყოფს კომპიუტერების უსაფრთხოებას ისეთი ქმედებების ჩასაშლელად, როგორიცაა ჯაშუშობა. მანქანები და თვითმფრინავები არსებითად ფარადეის გალიების როლს ასრულებენ და არ უშლიან მგზავრებს მავნე ელექტრულ მუხტებთან კონტაქტისგან.

ფარადეის გალიები ასევე გამოიყენება რადიო გადამცემების სხვა მოწყობილობაში ჩარევის თავიდან ასაცილებლად და ინდივიდუალური და საგნების ელვის დარტყმისა და გამონადენისგან დასაცავად. საყოფაცხოვრებო ტექნიკა მათ ასევე იყენებს. მიკროტალღურ ღუმელებს აქვთ ფარები, რათა არ მოხდეს ტალღების ინტერიერიდან გამოსვლა, ხოლო სატელევიზიო კაბელები ამცირებენ გარე ელექტრომაგნიტურ ჩარევას სურათების შექმნისთვის.

ლითონების სხვადასხვა გამტარობამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს იმაზე, თუ როგორ ფარადეის გალიები ხელს უშლის ელექტრო ველების შეღწევას. სპილენძი ყველაზე ეფექტურია, რომელიც გამოიყენება საავადმყოფოს MRI დაწესებულებებში და კომპიუტერულ მოწყობილობებში, რომელიც შეიძლება ჩამოყალიბდეს სპილენძის და ფოსფორის ბრინჯაოს შენადნობებად კიდევ უფრო სპეციფიკური მიზნებისათვის.

ალუმინი ასევე კარგი მასალაა, რადგან ის ძლიერია თავისი წონისთვის და აქვს მაღალი გამტარობა, მაგრამ მას შეუძლია ჟანგვა დროთა განმავლობაში და კარგად არ გაიყიდოს. ფარადეის გალიების დიზაინის სხვა მახასიათებლებია ფასი, კოროზია, სისქე, ცვალებადობა, დაბლოკილი სიხშირეები და როგორ შეიძლება მასალების გალიაში ჩამოყალიბება.

•••საიდ ჰუსეინ ათერი

ფარადეის გალიები იცავს მათ შიგნით ელექტრული ველებისგან, დატვირთული ნაწილაკების გარშემო მყოფი ძალების ველიდან, როგორიცაა პროტონები ან ელექტრონები. კულონის კანონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტრული ძალის აღსაწერადეროგორც

რომელშიცრარის რადიუსი დამუხტულ ნაწილაკებს შორის,ε​₀ ვაკუუმის ნებადართულობის მუდმივი რაოდენობაა 8.854 10⁻¹² ფამი⁻¹ დაე₁ ე​​₂ნაწილაკების მუხტია.

გალიაში მოხვედრისას, ნებისმიერი ელექტროენერგია, რომელიც შეხება ექვემდებარება გარე ზედაპირს, შეიძლება იზომება ამ ფორმულის გამოყენებით. გალიის შიგნით წმინდა ველი ნულოვანი რჩება, რაც იცავს გალიის შიგნით.

წონასწორობაზე კონდუქტორში არსებული მუხტები, მაგალითად ფარადეის გალიის გამტარი მასალა, მაქსიმალურად უნდა იყოს დაშორებული, რომ მუხტი დარჩეს ზედაპირზე. ეს ინარჩუნებს ელექტრულ ველს ნულს. თუ გალიის გარედან დადებითად დამუხტული ობიექტი მიიტანეთ, მის ზედაპირზე ელექტრონები დაგროვდება და გააუქმებს მას.

თუ თქვენ წარმოიდგინეთ საკუთარი თავი ფარადეის გალიის სახლში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვადასხვა მასალები ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან თავის დასაცავად.

სპილენძი ყველაზე საიმედო ელემენტია მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფიის (MRI) გამოყენებისთვის მედიცინაში, რათა ხალხი დაიცვას ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მავნებლებისგან. ასევე ადვილია სხვა ელემენტებთან შერწყმა შენადნობების შესაქმნელად, როგორიცაა სპილენძი, ფოსფორის ბრინჯაო და ბერილიუმის სპილენძი, რომლებსაც აქვთ გამტარობის უფრო მაღალი მნიშვნელობები.

თუნუქით მოოქროვილი ფოლადი არის ეფექტური მასალა, რომელიც დაბლოკავს ქვედა სიხშირეების შესვლას. ნახშირბადოვანი ფოლადი კიდევ ერთი იდეალური არჩევანია, რომელსაც შეუძლია დაბლოკოს სხვა შენადნობები და ელემენტების გამოტოვება. ამ მასალებს ხშირად მოყვება თუნუქის დალაგება, რათა არ მოხდეს მათი კოროზია.

სპილენძის შენადნობი ცნობილია იმით, რომ შეუძლია წინააღმდეგობა გაუწიოს კოროზიას. ალუმინი კიდევ ერთი იდეალური არჩევანია, ხოლო თქვენ უნდა შეისწავლოთ მისი გალვანური კოროზია და დაჟანგვა თვისებები, ემსახურება მრავალფეროვან პროგრამებს კარგი წონისა და წონის თანაფარდობის გამო კონდუქტომეტრული.

•••საიდ ჰუსეინ ათერი

ფიზიკოსმა მაიკლ ფარადეიმ 1836 წელს დააფიქსირა, რომ დამუხტული კონდუქტორი ზედმეტ მუხტს ინახავდა მასალის შიგნით და არა იმ ღრუში, რომელსაც კონდუქტორი ახორციელებდა. მან ოთახი ლითონის ფოლგით დაფარა. ელექტროსტატიკური გენერატორის გარეთ, მან შეამჩნია, რომ შიგნით არ იყო მუხტი მისი ელექტროსკოპის მიხედვით, მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება ელექტრული მუხტის გასაზომად. მან ეს გამოიყენა ამ გენერატორისთვის ფარადეის გალიის ასაშენებლად.

შვიდი წლის შემდეგ ფარადეიმ აჩვენა, რომ მუხტი რჩება კონდუქტორის ზედაპირზე მეტალის ზედაპირებისთვის. მან გამოიყენა ლითონის ვედრო ყინულის გამოყენებით, მან აჩვენა, რომ ელექტრული მუხტი გამტარის გარსში ქმნის მუხტის გარსის შიდა ზედაპირს. მუხტი გავლენას არ ახდენს ჭურვის შიდა მოცულობაზე. ელექტროსკოპის გამოყენებით ელექტრული მუხტების გასაზომად, მისი ექსპერიმენტი გახდება პირველი რაოდენობრივი ექსპერიმენტი ელექტრული მუხტის შესახებ.