Како се гради Фарадејев кавез

Струја може бити опасна, али узимање одговарајућих мера предострожности може вам омогућити да проучите како тече наелектрисање, како се јављају електрична поља и како функционишу други феномени у електричној енергији.

Од освитања електричне енергије у физици, научници користе опрему да се заштите од штете током извођења експеримената. Ово знање створило би Фарадејеве кавезе као методе спречавања људи да их повреди струја.

•••Сиед Хуссаин Атхер

​Фарадаиеви кавезиилиФарадејев штитблокирати електромагнетна поља користећи проводљиве материјале на њиховој површини за преусмеравање електромагнетних таласа. Спољно електрично поље узрокује да се електрични набоји у материјалу кавеза промене у начину на који су распоређених у односу на електростатичку индукцију да спречи улазак поља у унутрашњост кавез.

Иако не могу да блокирају споро променљива магнетна поља попут Земљине, Фарадаи-ови кавези су навикли створите просторије окружене металним мрежицама или перфорираним плочама како бисте спречили продирање електромагнетних струја улазак.

• Фарадејеви кавези спречавају улазак или излазак електромагнетних поља и могу се градити од алуминијума или металних супстанци. Могу се направити од једноставних материјала, укључујући металну жицу и картон или дрво.

Када спољно електрично поље дође у контакт са кавезом, кавез генерише исто електрично поље као да је наелектрисање постављено унутра. Ако је кавез уземљен, површина се неутралише сувишним наелектрисањем које тече на земљу. Ово спречава стварање напона на другој страни кавеза, тако да поље не пролази кроз материјал. Набоји су се прерасподелили на другој страни материјала док се електростатички набоји индукују на површини.

За овај метод изградње Фарадаиевог кавеза потребни су метални листови бакра или алуминијума, трака, маказе, контејнер од картона или сличног материјала и балон да би се тестирало да ли кавез ради. Материјал који најбоље делује је алуминијумска, бакарна или пилећа жица за Фарадаи-ов кавез за пилећу жицу. Фарадејеви кавези захтевају доста контакта између металних компонената, тако да мрежасти дизајн може добро функционисати.

Контејнер обликујте у Фарадејев штит или кавез претварајући га у, на пример, кутију која вас може заштитити од ваше околине. Обмотајте фолију или металне листове око посуде. Уверите се да кавез има доста контакта између металних лимова.

Исеците параван тако да можете да видите спољашњост кавеза. Уверите се да су рупе мање од таласне дужине електромагнетног зрачења које желите да блокирате.

Нека општа упутства су:

1. Измерите квадратну мрежицу ​​сита од 10 к 10 инча и изрежите је.
2. Слично томе, исеците пет дужина дрвета од картона од 8 инча.
3. Спајајте, залепите траком или причврстите на неки други начин металну мрежу на дрво или картон.
4. Спојите траке око мреже око 5 до 6 инча једну од друге тако да покривају или окружују целу мрежу.
5. Обликујте материјал у кутију или контејнер да бисте створили Фарадаи-ов кавез.

Покушајте да користите свој мобилни телефон у кавезу. Да ли прима или преноси вифи сигнале? Ипак бисте требали добити слабију количину ВиФи-ја јер Фарадаи-ови кавези могу да умање фреквенцију мобилних телефона, али да је не зауставе у потпуности.

Радиоталаси које мобилни телефони користе имају довољно мале фреквенције да пропуштају кроз мале рупе у кавезу, па ћете морати да залемите или заварите мале празнине у Фарадејевом кавезу да бисте деловали против њих.

Хемичари користе Фарадаиеве кавезе за смањење буке од спољних извора док врше прецизна мерења. Истраживачи дигиталне форензике користе Фарадаиеве торбе, Фарадаиеве кавезе од флексибилне металне тканине, како би спречили даљинско брисање и промену кривичних доказа.

Фарадејеви кавези пружају сигурност рачунарима да спрече радње попут шпијунирања. Аутомобили и авиони у основи делују као Фарадаи-ови кавези спречавајући путнике да дођу у контакт са штетним електричним набојима.

Фарадејеви кавези се такође користе у спречавању радио предајника да ометају другу опрему и заштити појединаца и предмета од струја удара грома и пражњења. Кућански апарати их такође користе. Микроталаси имају штитнике који спречавају излазак таласа из њихове унутрашњости, док ТВ каблови смањују спољне електромагнетне сметње да би створили слике.

Различита проводљивост метала може утицати на то како Фарадаи-ови кавези спречавају улазак електричних поља. Бакар је најефикаснији, користи се у болничким објектима за магнетну резонанцу и рачунарским апаратима, а може се формирати у легуре месинга и фосфорне бронзе за још специфичније сврхе.

Алуминијум је такође добар материјал јер је јак за своју тежину и има високу проводљивост, али временом може да рђа и није добро залемљен. Остале карактеристике у дизајнирању Фарадаиевих кавеза укључују цену, корозију, дебљину, гипкост, фреквенције које су блокиране и како сами материјали могу да се формирају у кавез.

•••Сиед Хуссаин Атхер

Фарадаи-ови кавези штите своју унутрашњост од електричних поља, поља силе која окружује наелектрисане честице попут протона или електрона. Кулонов закон се може користити за описивање електричне силеЕ.као што

у којимарје полупречник између наелектрисаних честица,ε​₀ је константан број вакуумске пермитивности од 8.854 × 10⁻¹² Ф⋅м⁻¹ ие₁ е​​₂су наелектрисања честица.

Када је унутар кавеза, било која електрична енергија која дође у контакт са спољном површином може се мерити помоћу ове формуле. Мрежно поље унутар кавеза остаје нула, штитећи све што је унутар кавеза.

Набоји у проводнику, као што је проводни материјал Фарадаиевог кавеза, у равнотежи требају бити што даље, како би наелектрисање остало на површини. Ово задржава електрично поље унутар нуле. Ако сте позитивно наелектрисани предмет изнели на спољну страну кавеза, електрони на унутрашњој површини би се акумулирали око њега да би га поништили.

Ако сте се замислили у Фарадејевој кавезној кући, могли бисте да користите различите материјале да бисте се заштитили од електромагнетних сметњи.

Бакар је најпоузданији елемент за примену магнетне резонанце (МРИ) у медицини како би се људи заштитили од штете електромагнетног зрачења. Такође је лако комбиновати са другим елементима да би се створиле легуре попут месинга, фосфорне бронзе и берилијум бакра које имају веће вредности проводљивости.

Претходно калајни челик је исплатив материјал који спречава улаз нижих фреквенција. Угљенични челик је још један идеалан избор који може блокирати фреквенције које недостају другим легурама и елементима. Ови материјали се често испоручују са лименом облогом како би се спречило њихово кородирање.

Легура бакра је позната по томе што може да се одупре корозији. Алуминијум је још један идеалан избор који, иако требате испитати његову галванску корозију и оксидацију својства, може да послужи у разним применама због доброг односа чврстоће и масе и велике количине проводљивости.

•••Сиед Хуссаин Атхер

1836. године физичар Мицхаел Фарадаи приметио је да наелектрисани проводник складишти вишак наелектрисања унутар самог материјала, а не у шупљини коју је проводник затворио. Собу је пресвукао металном фолијом. Са спољашњим електростатичким генератором, приметио је да унутра нема наелектрисања према његовом електроскопу, уређају који се користи за мерење електричног наелектрисања. То је искористио за изградњу Фарадејева кавеза за овај генератор.

Седам година касније Фарадаи је демонстрирао остатке наелектрисања на површини проводника за металне површине. Користећи металну канту са ледом, показао је да електрични набој у љусци проводника ствара набој на унутрашњој површини љуске. Пуњење није утицало на унутрашњу запремину љуске. Користећи електроскоп за мерење електричних наелектрисања, његов експеримент би постао први квантитативни експеримент на електричном наелектрисању.