Geniální vědec a vynálezce 19. století Michael Faraday je známý svou aktivní prací s elektřinou, elektromagnetickým polem a souvisejícími fyzikálními jevy. Jedním z nejvýznamnějších objevů byla ochranná struktura zvaná Faradayova klec. Níže pochopíme, co to je a jakou praktickou hodnotu vynález představuje.
Obsah
Co je Faradayova klec
Faradayova klec je krabice se stěnami z vysoce vodivého kovu. Konstrukce nevyžaduje externí napájení, ale zpravidla je uzemněna. Fyzikální účinek buňky se projevuje pod vlivem vnějšího faktoru, kterým je elektromagnetické záření.
První konstrukty, které demonstrovaly efekt stínění, vypadaly jako obyčejná buňka, která dala tomuto jevu jméno.Ve skutečnosti jsou drátěné nebo perforované stěny "krabice" vhodné pro vizuální kontrolu předmětů nebo zařízení umístěných uvnitř omezeného prostoru, ale lze je snadno vyměnit za pevné. Hlavní věc je, že materiál je vodivý.
Princip fungování
Působení Faradayovy klece je založeno na skutečnosti, že náboj, když vstoupí do vodiče, je rozložen na jeho povrchu, zatímco vnitřek zůstává neutrální. Ve skutečnosti je celý článek, sestávající z vodivého materiálu, jediným vodičem, jehož „konce“ získávají opačný náboj. Výsledný elektrický proud vytváří pole, které kompenzuje vnější vlivy. Síla elektrického pole ve vnitřní části takové konstrukce je nulová.
Zajímavé je, že pokud je pole generováno uvnitř buňky, pak efekt také funguje. V tomto scénáři však bude náboj distribuován po vnitřním povrchu mřížky nebo jiné vodivé roviny a nebude schopen proniknout ven.
V anglické terminologii zní CF jako „Faradayův štít“, tedy „Faradayův štít / obrazovka“. Tento koncept dobře vyjadřuje podstatu zařízení, které podobně jako štít nebo ochranná clona odráží paprsky ovlivňující jeho obsah.
Je třeba si uvědomit, že stínící efekt funguje pouze na střídavé magnetické pole. Nezasahuje do konstantního nebo mírně proměnlivého magnetického efektu, například přirozeného magnetického potenciálu Země.
K určení, zda bude Faradayova komora odrážet vysokofrekvenční záření, stačí znát velikost buněk mřížky (pokud je vodivá část vyrobena ve formě klece) a vlnovou délku působící vlny.Konstrukce je účinná, pokud je druhá hodnota větší než první.
Oblasti použití CF efektu
Faradayem objevený efekt má nejen vědecký význam, ale i poměrně široké praktické uplatnění. Nejjednodušší příklad Faradayovy klece lze nalézt v každodenním životě, je přítomen téměř v každé kuchyni - jedná se o mikrovlnnou troubu. Pět stěn jeho těla je vyrobeno z poměrně silných ocelových plátů a mezi dvěma vrstvami dveřního skla je kovová vrstva s perforací pro lepší viditelnost.
RF kabina
Radiofrekvenční kabina je místnost izolovaná od účinků elektrického, magnetického a rádiového vyzařování, obvykle o malé ploše. Jeho stěny, podlaha a strop jsou vybaveny vysoce vodivými mřížkami, které tvoří uzavřenou, ale neviditelnou klec.
MRI místnosti
Vysoce přesné zařízení, jako je lékařský tomograf pro diagnostiku magnetickou rezonancí, vyžaduje pečlivou ochranu před vnějšími elektromagnetickými vlnami. Sebemenší vnější vliv může ovlivnit výsledek studie, proto je místnost, ve které je MRI jednotka umístěna, zcela odstíněna.
Laboratoře
Při laboratorním výzkumu je pro získání přesných výsledků důležité nejen používat moderní vybavení, ale také je spolehlivě chránit před vnějšími faktory, jako jsou magnetické a elektrické pole.
Je třeba si uvědomit, že se to netýká pouze směrového záření ze specifických zdrojů, ale také elektromagnetického šumu, který je neustále přítomen v atmosféře, zejména v obydlených oblastech a v jejich blízkosti.
Pro kvalitní stínění zařízení s CF efektem jsou nutné specializované konstrukční výpočty a odborná montáž.
Ochranné obleky
Pro lidi pracující v oblastech s vysokou pravděpodobností úrazu elektrickým proudem byly vyvinuty speciální obleky. Jejich horní vrstva je vyrobena z tkaniny obsahující kov a je oddělena od těla izolačním materiálem. V případě zbytkového statického nebo elektrického proudu stéká náboj po vnějším plášti stavebnice.
Ochranný oděv je nepostradatelný při práci s vedením vysokého napětí. I když jsou bez napětí, udržují si nebezpečnou úroveň statického náboje kvůli mnoha kilometrům elektrických drátů.
Ve světě zábavy
Efekt CF, barevně zobrazený na pódiu, je velmi efektní. V tomto případě se často nepoužívá jednoduchá klec, ale zdánlivě beztížná skořepina z hrubé síťoviny nebo dokonce speciálně navržený oblek, který připomíná běžné oblečení. Proud je v tomto případě co nejefektivněji dodáván např. pomocí Teslových cívek nebo podobných zařízení, které vytvářejí náboj z elektrostatického generátoru.
Vyrobte si Faradayovu klec vlastníma rukama
V každodenním životě může být výroba domácího CF nezbytná pro „skrytí“ gadgetů před působením různých vln, které mohou způsobit poruchy v citlivé elektronické „náplni“.
Příkladem takového designu je překližková krabice dokončená určitým způsobem. Jelikož překližka působí jako izolační vrstva, musí být dokonale čistá a suchá. Krabičku můžete sestavit vlastníma rukama nebo si ji vzít připravenou - hlavní věc je, že ji lze sestavit bez použití hřebíků nebo jiných kovových spojovacích prvků. Montáž se provádí v několika fázích:
- Potravinová fólie se dělí na segmenty, podle velikosti překližkových stěn nebo jejich přířezů.
- Povrchy budoucí krabice jsou z vnější strany oříznuty fólií. V tomto případě by měla být jeho lesklá strana otočena směrem ven.
- Stěny jsou zevnitř upevněny lepicí páskou a na dno krabice je umístěna dvojice podložek pod myš.
- Pečlivě se kontroluje, že v uzavřené poloze víka tvoří fóliová vrstva souvislou skořepinu, bez sebemenších mezer a zlomů.
Druhá možnost předpokládá, že jako základ Faradayovy klece slouží kovová nádrž pro kutily (pánev, krabice, krabice atd.), uvnitř které je izolace vyrobena z lepenky, stejné překližky nebo jiného materiálu. Podmínka těsného usazení víka u tohoto provedení je neméně důležitá než u výše popsaného.
Musím udělat uzemnění
Neexistuje jednotný názor na potřebu uzemnění CF. Velké konstrukce a ty, které mohou být ovlivněny zvláště silným elektrickým výbojem, je povinné uzemnit.
Uzemnění samozřejmě chrání před nouzovými situacemi, kdy nahromaděný silný náboj může „prorazit“ vzduch a zasáhnout blízký předmět nebo osobu.
Testování domácí Faradayovy klece
Pro vyzkoušení principu Faradayovy klece v praxi je nejvýhodnější použít kompaktní radiostanici na baterie. Mělo by být zapnuto na maximální hlasitost a naladěno na nejvýkonnější dostupný FM kanál. Pokud buňka funguje, rádio v ní bude ztišeno.
Pokud je přijímač alespoň trochu, ale slyšitelný, znamená to, že nebylo možné dosáhnout stoprocentního stínění a je třeba hledat mezery ve vodivé vrstvě.
Vhodné pro testování samostatně sestaveného fotoaparátu a mobilního telefonu. Jakmile je uvnitř, přestane přijímat signály ze základnových stanic, to znamená, že když na něj zavoláte, uslyšíte odpovídající zprávu od automatického informátora mobilního operátora.
Podobné články:
