Briljantni znanstvenik i izumitelj 19. stoljeća Michael Faraday poznat je po svom aktivnom radu s elektricitetom, elektromagnetskim poljem i srodnim fizikalnim pojavama. Jedno od najznačajnijih otkrića bila je zaštitna struktura nazvana Faradayev kavez. U nastavku ćemo razumjeti što je to i kakvu praktičnu vrijednost predstavlja izum.
Sadržaj
Što je Faradayev kavez
Faradayev kavez je kutija sa stijenkama izrađenim od metala visoke vodljivosti. Dizajn ne zahtijeva vanjski priključak za napajanje, ali je, u pravilu, uzemljen. Fizički učinak stanice očituje se pod utjecajem vanjskog čimbenika, a to je elektromagnetsko zračenje.
Prvi konstrukti koji su demonstrirali efekt zaštite izgledali su kao obična stanica, što je i dalo ime ovom fenomenu.Zapravo, žice ili perforirane stijenke "kutije" prikladne su za vizualnu kontrolu predmeta ili uređaja koji se nalaze unutar skučenog prostora, ali se lako mogu zamijeniti čvrstim. Glavna stvar je da je materijal vodljiv.
Princip rada
Djelovanje Faradayevog kaveza temelji se na činjenici da se naboj, kada uđe u vodič, raspoređuje po njegovoj površini, dok unutrašnjost ostaje neutralna. Zapravo, cijela stanica, koja se sastoji od vodljivog materijala, jedan je vodič, čiji "krajevi" dobivaju suprotan naboj. Rezultirajuća električna struja stvara polje koje kompenzira vanjske utjecaje. Jačina električnog polja u unutarnjem dijelu takve strukture je nula.
Zanimljivo je da ako se polje generira unutar ćelije, onda učinak također djeluje. Međutim, u ovom će scenariju naboj biti raspoređen po unutarnjoj površini mreže ili druge vodljive ravnine i neće moći prodrijeti van.
U engleskoj terminologiji, CF zvuči kao "Faradayev štit", odnosno "Faradayev štit / zaslon". Ovaj koncept dobro prenosi bit uređaja, koji poput štita ili zaštitnog zaslona reflektira zrake koje utječu na njegov sadržaj.
Treba imati na umu da efekt zaštite djeluje samo na izmjeničnom magnetskom polju. Ne ometa konstantan ili blago promjenjiv magnetski učinak, na primjer, prirodni magnetski potencijal Zemlje.
Da bi se utvrdilo hoće li Faradayeva komora reflektirati visokofrekventno zračenje, dovoljno je znati veličinu ćelija mreže (ako je vodljivi dio izrađen u obliku kaveza) i valnu duljinu vala koji djeluje.Konstrukcija je učinkovita ako je druga vrijednost veća od prve.
Sfere primjene CF efekta
Učinak koji je otkrio Faraday nema samo znanstveno značenje, već i prilično široku praktičnu primjenu. Najjednostavniji primjer Faradayevog kaveza može se naći u svakodnevnom životu, prisutan je u gotovo svakoj kuhinji - ovo je mikrovalna pećnica. Pet stijenki njegovog tijela izrađeno je od prilično debelih čeličnih ploča, a između dva sloja stakla vrata nalazi se metalni sloj s perforacijama za bolju vidljivost.
RF kabina
Radio-frekvencijska kabina je prostorija izolirana od utjecaja električne, magnetske i radio emisije, obično male površine. Njegovi zidovi, pod i strop opremljeni su visokovodljivim rešetkama koje čine zatvoreni, ali nevidljivi kavez.
MRI sobe
Visoko precizna oprema kao što je medicinski tomograf za dijagnostiku magnetske rezonancije zahtijeva pažljivu zaštitu od vanjskih elektromagnetskih valova. Najmanji vanjski utjecaj može utjecati na rezultat studije, stoga je prostorija u kojoj se nalazi MRI jedinica potpuno zaštićena.
Laboratoriji
U laboratorijskim istraživanjima, za dobivanje točnih rezultata, važno je ne samo koristiti naprednu opremu, već je i pouzdano zaštititi od vanjskih čimbenika kao što su magnetska i električna polja.
Treba razumjeti da se to ne odnosi samo na usmjereno zračenje iz određenih izvora, već i na elektromagnetsku buku koja je stalno prisutna u atmosferi, posebice u naseljenim mjestima i njihovoj blizini.
Za visokokvalitetnu zaštitu opreme s CF efektom potrebni su specijalizirani proračuni dizajna i profesionalna instalacija.
Zaštitna odijela
Za ljude koji rade u područjima s velikom vjerojatnošću strujnog udara razvijena su posebna odijela. Njihov gornji sloj izrađen je od tkanine koja sadrži metal i odvojen je od tijela izolacijskim materijalom. U slučaju preostale statičke ili električne struje, naboj teče niz vanjsku ljusku kompleta.
Zaštitna odjeća je nezamjenjiva pri radu s visokonaponskim vodovima. Čak i bez napona, zadržavaju opasnu razinu statičkog naboja zbog mnogih kilometara električnih žica.
U svijetu zabave
CF efekt, živopisno prikazan na pozornici, vrlo je spektakularan. U ovom slučaju često se ne koristi jednostavan kavez, već naizgled bestežinska školjka od grube mreže, ili čak posebno dizajnirano odijelo koje podsjeća na običnu odjeću. U ovom slučaju struja se dovodi što učinkovitije, na primjer, pomoću Teslinih zavojnica ili sličnih uređaja koji stvaraju naboj iz elektrostatičkog generatora.
Izrada Faradayevog kaveza vlastitim rukama
U svakodnevnom životu, izrada domaćeg CF-a može biti potrebna kako bi se gadgeti "sakrili" od djelovanja raznih valova koji mogu uzrokovati smetnje u osjetljivom elektroničkom "punjenju".
Primjer takvog dizajna je kutija od šperploče završena na određeni način. Budući da šperploča djeluje kao izolacijski sloj, mora biti savršeno čista i suha. Kutiju možete sastaviti vlastitim rukama ili je pripremiti - glavna stvar je da se sastavlja bez upotrebe čavala ili drugih metalnih učvršćivača. Montaža se izvodi u nekoliko faza:
- Folija za hranu podijeljena je na segmente, prema veličini stijenki šperploče ili njihovih zaliha.
- Površine buduće kutije izvana su obrubljene folijom. U tom slučaju, njegova sjajna strana treba biti okrenuta prema van.
- Zidovi se iznutra učvršćuju ljepljivom trakom, a na dno kutije stavlja se par podloga za miša.
- Pažljivo se provjerava da u zatvorenom položaju poklopca sloj folije tvori kontinuiranu ljusku, bez najmanjih praznina i lomova.
Druga opcija pretpostavlja da metalni spremnik "uradi sam" (tava, kutija, kutija itd.) služi kao osnova Faradayevog kaveza, unutar kojeg je izolacija izrađena od kartona, iste šperploče ili drugog materijala. Uvjet čvrstog prianjanja poklopca za ovaj dizajn nije ništa manje važan nego za gore opisani.
Trebam li napraviti uzemljenje
Ne postoji konsenzus o potrebi za uzemljenjem CF-a. Obavezno je uzemljiti velike građevine i one na koje može utjecati posebno snažno električno pražnjenje.
Uzemljenje, naravno, štiti od izvanrednih situacija kada nakupljeni jak naboj može "probiti" zrak i pogoditi obližnji objekt ili osobu.
Testiranje domaćeg Faradayevog kaveza
Za testiranje principa Faradayevog kaveza u praksi, najprikladnije je koristiti kompaktni radio na baterije. Trebao bi biti uključen na maksimalnu glasnoću i podešen na najmoćniji dostupni FM kanal. Ako ćelija radi, radio u njoj će biti utišan.
Ako je prijemnik barem malo, ali čujan, to znači da se ne može postići sto postotno ekraniziranje, te treba tražiti praznine u vodljivom sloju.
Pogodno za testiranje samostalne kamere i mobitela. Kada uđe, prestat će primati signale s baznih stanica, odnosno kada ga pozovete, čut ćete odgovarajuću poruku od automatskog informatora mobilnog operatera.
Slični članci:
