Wat is een kooi van Faraday?

In 1836 creëerde de Engelse natuurkundige en uitvinder Michael Faraday een speciaal apparaat voor het afschermen van apparatuur tegen elektromagnetische straling. Dit apparaat is relevant voor deze dag en draagt, zoals voorheen, de naam van een wetenschapper. Het gaat over de kooi van Faraday.

Dit apparaat is een beschermende kooi gemaakt van zeer geleidend metaal en in de regel geaard. Het werkingsprincipe van dit eenvoudige apparaat is ook vrij eenvoudig:

Wanneer een extern elektrisch veld op de cel inwerkt, komen de vrije elektronen van het metaal van de cel in beweging en worden de tegenovergestelde zijden van de structuur opgeladen zodat hun veld het externe elektrische veld compenseert.

Dit kan worden gecontroleerd in een eenvoudig experiment met twee elektroscopen en een Faraday-kooi opgeladen via een hoogspanningsbron: een elektroscoop bevestigd aan het binnenoppervlak van een koperen kooi van Faraday en erin geplaatst zal de aanwezigheid van een elektrische lading niet tonen, en een extern verbonden electroscoop zal laten zien.

In tegenstelling tot een elektrisch veld zal een constant magnetisch veld ongehinderd de cel binnendringen. Omdat het alternerende elektrische veld dat het alternerende magnetische veld genereert echter door de cel wordt beschermd, dringt het alternerende magnetische veld niet in de cel door, omdat het eenvoudigweg geen tijd heeft om op te komen. Om deze reden beschermt de kooi van Faraday zijn interne ruimte en de objecten erin, niet alleen tegen het elektrische veld, maar ook tegen de werking van externe elektromagnetische golven.

Als we aandacht besteden aan hoge frequenties, zullen elektromagnetische golven met een hoge frequentie (in vergelijking met de grootte van de cel van het celraster) gedeeltelijk reflecteren vanuit de cel, en zullen eenvoudigweg uitsterven in de dikte van het metaal, waardoor wervelstromen daarin worden geïnduceerd en uiteindelijk verdwijnen de vorm van warmte.

Niettemin is de efficiëntie van de screeningfunctie van een kooi van Faraday geassocieerd met de volgende parameters: met de diepte van de oppervlaktelaag (huidlaag), met de dikte van het metaal van de cel en met de grootte van de opening met betrekking tot de golflengte van de externe straling, waarvan afscherming is vereist. Voor afschermingskabels worden dus Faraday-kooien met geleiders met een structuur van goed geleidende materialen gebruikt. De celgrootte, voor de effectieve werking van de kooi van Faraday, moet noodzakelijkerwijs veel minder zijn dan de golflengte van de afgeschermde straling.

Een soort kooi van Faraday waar iedereen elkaar kan ontmoeten magnetronoven. Op de microgolfdeur bevindt zich een metalen rooster, waarvan de cellen vrij klein zijn in vergelijking met de golflengte gecreëerd door de magnetron. De magnetron werkt met een frequentie van 2450 MHz en de golflengte is hier iets meer dan 12 cm, uiteraard beschermt het rooster op de magnetrondeur deze straling gemakkelijk, waardoor deze niet naar buiten kan gaan.

De rol van de rest van de cel in de magnetron wordt gespeeld door de metalen kamer waarin het verwarmde voedsel zich bevindt. Trouwens, als u een mobiele telefoon in de magnetron plaatst (uit!), Zal deze buiten het bereik van het netwerkbereik vallen, omdat de standaard GSM-golven zelfs langer zijn dan de golven die door de magnetron worden gegenereerd.

Er zijn metalen pakken die werken volgens het principe van een individuele Faraday-kooi, gemaakt van roestvrij staal en koperen vezels. Dergelijke kostuums worden gebruikt door installateurs van hoogspanningsleidingen, omdat zelfs een losgekoppelde lijn van vele kilometers lang een gevaarlijke hoeveelheid statische lading ophoopt. Een pak beschermt een persoon tegen elektrische schokken.

Dergelijke beschermende sets op basis van zilverweefsel beschermen elektriciens tegen de schadelijke effecten van het elektromagnetische veld van hoogspanningsinstallaties, waar de elektrische component zeer hoog is. Dergelijke kits zijn volgens hun fabrikanten ontworpen om te beschermen:

• van blootstelling aan een elektrisch veld van industriële frequentie;

• van de effecten van voorspanningsstroom veroorzaakt door een wisselend elektromagnetisch veld;

• door blootstelling aan intense elektromagnetische straling als gevolg van een ontlading tussen de contacten van de scheiders;

• tegen elektrische schokken bij het aanraken van geaarde of geïsoleerde objecten, delen van apparatuur, evenals gras en kleine struiken;

• van elektrische verwondingen bij blootstelling aan geïnduceerde of stapspanning.

De kits creëren een gesloten, afgeschermde ruimte rond het lichaam van een persoon gekleed in een pak, zonder enige penetratie van het elektrische veld binnenin. Alle elementen van de kits zijn gemaakt van elektrisch geleidende materialen en zijn onderling verbonden door kanalen met verhoogde geleidbaarheid en elektrisch geleidende contactleidingen. Dankzij dergelijke pakken wordt het menselijk lichaam geschud en is een veilige afvoer van stromen van elektrostatische of capacitieve aard verzekerd.

lovers Tesla-spoelen gebruik ook kostuums die lijken op individuele kooien van Faraday. De stroom stroomt eenvoudig over het oppervlak van het pak naar de geleidende delen met minder weerstand, zonder schade te veroorzaken aan de persoon die aan de show deelneemt.

Zoals je kunt zien, wordt de kooi van Faraday vandaag veel gebruikt. Hoogspannings-elektrische installaties zijn ingesloten in kooien van Faraday, kooien van Faraday worden in de show gebruikt, ten slotte is elke productie in verband met gevaarlijke magnetron en andere elektromagnetische straling niet compleet zonder hele werkplaatsen en kamers ingesloten in kooien van Faraday.

We hopen dat dit artikel nuttig voor u was, en nu begrijpt u hoe belangrijk een eenvoudig uitziend apparaat dat op een gewone doos met gaas lijkt, kan zijn. De Faraday Cage beschermt immers in verschillende toepassingen niet alleen een verscheidenheid aan apparatuur die gevoelig is voor elektrische velden en straling, maar beschermt ook de gezondheid van mensen door kanker te voorkomen, en vele andere ziekten die kunnen worden veroorzaakt door overmatige blootstelling aan elektromagnetische straling op een levend organisme.