DIY Faraday bur

Den geniale videnskabsmand og opfinder af det 19. århundrede, Michael Faraday, er kendt for sit aktive arbejde med elektricitet, det elektromagnetiske felt og relaterede fysiske fænomener. En af de mest betydningsfulde opdagelser var en beskyttende struktur kaldet Faraday-buret. Nedenfor vil vi forstå, hvad det er, og hvilken praktisk værdi opfindelsen repræsenterer.

Hvad er et Faraday-bur

Et Faraday bur er en kasse med vægge lavet af et stærkt ledende metal. Designet kræver ikke en ekstern strømforbindelse, men er som regel jordet. Cellens fysiske effekt manifesteres under påvirkning af en ekstern faktor, som er elektromagnetisk stråling.

De første konstruktioner til at demonstrere afskærmningseffekten lignede en almindelig celle, som gav navnet til dette fænomen.Faktisk er tråden eller de perforerede vægge i "boksen" praktiske til visuel kontrol af genstande eller enheder placeret inde i et begrænset rum, men de kan nemt erstattes med solide. Det vigtigste er, at materialet er ledende.

Driftsprincip

Faraday-burets handling er baseret på, at ladningen, når den kommer ind i lederen, fordeles på dens overflade, mens indersiden forbliver neutral. Faktisk er hele cellen, der består af et ledende materiale, en enkelt leder, hvis "ender" får den modsatte ladning. Den resulterende elektriske strøm skaber et felt, der kompenserer for ydre påvirkninger. Den elektriske feltstyrke i den indre del af en sådan struktur er nul.

Interessant nok, hvis feltet genereres inde i cellen, så virker effekten også. Men i dette scenarie vil ladningen blive fordelt over den indre overflade af gitteret eller et andet ledende plan og vil ikke være i stand til at trænge udenfor.

I engelsk terminologi lyder CF som "Faraday shield", det vil sige "Faraday shield / screen". Dette koncept formidler godt essensen af ​​enheden, der ligesom et skjold eller en beskyttende skærm afspejler de stråler, der påvirker dens indhold.

Det skal huskes, at afskærmningseffekten kun virker på et vekslende magnetfelt. Det forstyrrer ikke en konstant eller let variabel magnetisk effekt, for eksempel Jordens naturlige magnetiske potentiale.

For at bestemme, om Faraday-kammeret vil reflektere højfrekvent stråling, er det nok at kende størrelsen af ​​gittercellerne (hvis den ledende del er lavet i form af et bur) og bølgelængden af ​​den virkende bølge.Konstruktionen er effektiv, hvis den anden værdi er større end den første.

Anvendelsessfærer af CF-effekten

Effekten opdaget af Faraday har ikke kun videnskabelig betydning, men også en ret bred praktisk anvendelse. Det enkleste eksempel på et Faraday-bur kan findes i hverdagen, det er til stede i næsten ethvert køkken - dette er en mikrobølgeovn. Fem vægge af dens krop er lavet af ret tykke stålplader, og mellem de to lag dørglas er der et metallag med perforeringer for bedre synlighed.

RF kabine

En radiofrekvenskabine er et rum, der er isoleret fra virkningerne af elektrisk, magnetisk og radiostråling, normalt fra et lille område. Dens vægge, gulv og loft er udstyret med stærkt ledende gitre, der danner et lukket, men usynligt bur.

MR-rum

Højpræcisionsudstyr såsom en medicinsk tomograf til magnetisk resonansdiagnostik kræver omhyggelig beskyttelse mod eksterne elektromagnetiske bølger. Den mindste påvirkning udefra kan påvirke resultatet af undersøgelsen, så rummet, hvor MR-enheden er placeret, er fuldstændig afskærmet.

Laboratorier

I laboratorieforskning er det for at opnå nøjagtige resultater vigtigt ikke kun at bruge avanceret udstyr, men også at beskytte det pålideligt mod eksterne faktorer som magnetiske og elektriske felter.

Det skal forstås, at dette ikke kun refererer til retningsbestemt stråling fra specifikke kilder, men også til elektromagnetisk støj, der konstant er til stede i atmosfæren, især i befolkede områder og i deres nærhed.

Til højkvalitets afskærmning af udstyr med CF-effekt kræves specialiserede designberegninger og professionel installation.

Beskyttelsesdragter

Til personer, der arbejder i områder med høj sandsynlighed for elektrisk stød, er der udviklet specielle dragter. Deres øverste lag er lavet af metalholdigt stof og er adskilt fra kroppen af ​​et isolerende materiale. I tilfælde af resterende statisk eller elektrisk strøm flyder ladningen ned i den ydre skal af sættet.

Beskyttelsesbeklædning er uundværlig, når du arbejder med højspændingsledninger. Selv uden strøm bevarer de et farligt niveau af statisk ladning på grund af mange kilometers elektriske ledninger.

I underholdningens verden

CF-effekten, der vises farverigt på scenen, er meget spektakulær. I dette tilfælde bruges ofte ikke et simpelt bur, men en tilsyneladende vægtløs skal lavet af groft mesh, eller endda et specialdesignet jakkesæt, der ligner almindeligt tøj. I dette tilfælde tilføres strømmen så effektivt som muligt, for eksempel ved hjælp af Tesla-spoler eller lignende enheder, der skaber en ladning fra en elektrostatisk generator.

Lav et Faraday-bur med dine egne hænder

I hverdagen kan fremstillingen af ​​en hjemmelavet CF være nødvendig for at "skjule" gadgets fra forskellige bølger, der kan forårsage forstyrrelser i følsom elektronisk "fyldning".

Et eksempel på et sådant design er en krydsfinerkasse færdig på en bestemt måde. Da krydsfiner fungerer som et isolerende lag, skal det være helt rent og tørt. Du kan samle kassen med dine egne hænder eller tage den klar - det vigtigste er, at den samles uden brug af søm eller andre metalbefæstelser. Montering udføres i flere faser:

1. Madfolie er opdelt i segmenter i henhold til størrelsen af ​​krydsfinervæggene eller deres emner.
2. Overfladerne på den fremtidige kasse er trimmet med folie udefra. I dette tilfælde skal dens skinnende side vendes udad.
3. Væggene er fastgjort indefra med klæbebånd, og et par musemåtter lægges i bunden af ​​æsken.
4. Det kontrolleres omhyggeligt, at folielaget i lågets lukkede stilling danner en kontinuerlig skal, uden de mindste huller og brud.

Den anden mulighed antager, at en gør-det-selv-metaltank (pande, kasse, kasse osv.) tjener som grundlag for Faraday-buret, indeni hvilket isolering er lavet af pap, samme krydsfiner eller andet materiale. Betingelsen for en tæt pasform af låget til dette design er ikke mindre vigtig end for den ovenfor beskrevne.

Behøver jeg at lave jordforbindelse

Der er ingen konsensus om behovet for at jorde CF. Det er obligatorisk at jorde store strukturer og dem, der kan blive påvirket af en særlig kraftig elektrisk udladning.

Jording beskytter selvfølgelig mod nødsituationer, når den ophobede stærke ladning kan "bryde igennem" luften og ramme en nærliggende genstand eller person.

Test af et hjemmelavet Faraday-bur

For at teste princippet i Faraday-buret i praksis er det mest praktisk at bruge en kompakt batteridrevet radio. Den skal være tændt ved maksimal lydstyrke og indstillet til den mest kraftfulde FM-kanal, der findes. Hvis cellen fungerer, vil radioen i den være lydløs.

Hvis modtageren er mindst en lille, men hørbar, betyder det, at hundrede procent afskærmning ikke kunne opnås, og huller i det ledende lag skal kigges efter.

Velegnet til test af selvsamlet kamera og mobiltelefon. Når den først er inde, stopper den med at modtage signaler fra basestationer, det vil sige, når du ringer til den, vil du høre den tilsvarende besked fra mobiloperatørens automatiske informant.

Lignende artikler: