A 19. század briliáns tudósa és feltalálója, Michael Faraday az elektromossággal, az elektromágneses mezővel és a kapcsolódó fizikai jelenségekkel kapcsolatos aktív munkájáról ismert. Az egyik legjelentősebb felfedezés a Faraday-ketrec nevű védőszerkezet volt. Az alábbiakban megértjük, mi ez, és milyen gyakorlati értéket képvisel a találmány.
Tartalom
Mi az a Faraday-ketrec
A Faraday ketrec egy olyan doboz, amelynek falai erősen vezetőképes fémből készültek. A kialakítás nem igényel külső tápcsatlakozást, de általában földelt. A sejt fizikai hatása egy külső tényező, az elektromágneses sugárzás hatására nyilvánul meg.
Az első konstrukciók, amelyek az árnyékoló hatást demonstrálták, úgy néztek ki, mint egy közönséges cella, ez adta a nevet ennek a jelenségnek.Valójában a "doboz" vezetékei vagy perforált falai kényelmesek a zárt térben található tárgyak vagy eszközök vizuális vezérlésére, de könnyen cserélhetők szilárdra. A lényeg az, hogy az anyag vezetőképes legyen.
Működési elve
A Faraday ketrec működése azon alapul, hogy a töltés, amikor belép a vezetőbe, eloszlik a felületén, míg a belseje semleges marad. Valójában az egész cella, amely vezető anyagból áll, egyetlen vezető, amelynek "végei" ellentétes töltést kapnak. A keletkező elektromos áram olyan mezőt hoz létre, amely kompenzálja a külső hatásokat. Az elektromos térerősség egy ilyen szerkezet belső részében nulla.
Érdekes módon, ha a mező a cellán belül generálódik, akkor az effektus is működik. Ebben a forgatókönyvben azonban a töltés a rács belső felületén vagy más vezető síkon oszlik el, és nem tud kívülről behatolni.
Az angol terminológiában a CF úgy hangzik, mint „Faraday shield”, azaz „Faraday shield / screen”. Ez a koncepció jól átadja a készülék lényegét, amely pajzshoz vagy védőképernyőhöz hasonlóan visszaveri a tartalmára ható sugarakat.
Emlékeztetni kell arra, hogy az árnyékoló hatás csak váltakozó mágneses téren működik. Nem zavarja az állandó vagy enyhén változó mágneses hatást, például a Föld természetes mágneses potenciálját.
Annak meghatározásához, hogy a Faraday-kamra visszaveri-e a nagyfrekvenciás sugárzást, elegendő ismerni a rácscellák méretét (ha a vezető rész ketrec formájában van kialakítva) és a ható hullám hullámhosszát.A konstrukció akkor hatásos, ha a második érték nagyobb, mint az első.
A CF hatás alkalmazási körei
A Faraday által felfedezett hatásnak nemcsak tudományos jelentése van, hanem meglehetősen széles gyakorlati alkalmazása is. A Faraday-ketrec legegyszerűbb példája megtalálható a mindennapi életben, szinte minden konyhában jelen van - ez egy mikrohullámú sütő. Testének öt fala meglehetősen vastag acéllemezekből készült, a két ajtóüveg réteg között pedig egy fémréteg található, a jobb láthatóság érdekében perforációkkal.
RF kabin
A rádiófrekvenciás kabin olyan helyiség, amely el van zárva az elektromos, mágneses és rádiósugárzás hatásaitól, általában kis területen. Falai, padlója és mennyezete nagy vezetőképességű rácsokkal van felszerelve, amelyek zárt, de láthatatlan ketrecet alkotnak.
MRI szobák
A nagy pontosságú berendezések, például a mágneses rezonancia diagnosztikára szolgáló orvosi tomográf gondos védelmet igényel a külső elektromágneses hullámokkal szemben. A legkisebb külső hatás is befolyásolhatja a vizsgálat eredményét, így a helyiség, amelyben az MRI egység található, teljesen árnyékolt.
Laboratóriumok
A laboratóriumi kutatások során a pontos eredmények elérése érdekében nemcsak a korszerű berendezések használata fontos, hanem a külső tényezők, például a mágneses és elektromos mezők elleni megbízható védelem is.
Meg kell érteni, hogy ez nem csak meghatározott forrásokból származó irányított sugárzásra vonatkozik, hanem a légkörben folyamatosan jelen lévő elektromágneses zajra is, különösen a lakott területeken és azok környezetében.
A CF hatású berendezések jó minőségű árnyékolásához speciális tervezési számítások és szakszerű telepítés szükséges.
Védőruhák
Azon emberek számára, akik olyan területeken dolgoznak, ahol nagy az áramütés valószínűsége, speciális öltönyöket fejlesztettek ki. Felső rétegük fémtartalmú szövetből készült, és szigetelőanyaggal van elválasztva a testtől. Maradék statikus vagy elektromos áram esetén a töltés lefolyik a készlet külső burkolatán.
A védőruházat nélkülözhetetlen a nagyfeszültségű vezetékekkel végzett munka során. Még feszültségmentesítve is veszélyes szintű statikus töltést tartanak fenn a sok kilométernyi elektromos vezeték miatt.
A szórakozás világában
A színpadon színesen megjelenített CF effekt nagyon látványos. Ilyenkor gyakran nem egyszerű kalitkát használnak, hanem egy súlytalannak tűnő durva hálóból készült héjat, vagy akár egy speciálisan kialakított, hétköznapi ruhákra emlékeztető öltönyt. Ebben az esetben az áramot a lehető leghatékonyabban táplálják, például Tesla tekercsekkel vagy hasonló eszközökkel, amelyek elektrosztatikus generátorból hoznak létre töltést.
Faraday ketrec készítése saját kezűleg
A mindennapi életben szükség lehet egy házi készítésű CF gyártására, hogy „elrejtse” a kütyüket a különféle hullámok hatása alól, amelyek zavarokat okozhatnak az érzékeny elektronikus „tömésben”.
Egy ilyen kialakításra példa egy bizonyos módon elkészült rétegelt lemez doboz. Mivel a rétegelt lemez szigetelőrétegként működik, tökéletesen tisztának és száraznak kell lennie. A dobozt összeszerelheti saját kezével vagy készen is elviheti - a lényeg az, hogy szögek vagy más fém rögzítőelemek használata nélkül kerüljön összeszerelésre. Az összeszerelés több szakaszban történik:
- Az élelmiszerfóliát szegmensekre osztják, a rétegelt lemez falainak vagy azok üregeinek mérete szerint.
- A leendő doboz felületeit kívülről fóliával díszítik. Ebben az esetben a fényes oldalát kifelé kell fordítani.
- A falakat belülről ragasztószalaggal rögzítjük, a doboz aljára pedig egy pár egérpad kerül.
- Gondosan ellenőrizni kell, hogy a fedél zárt helyzetében a fóliaréteg összefüggő burkot képezzen, a legkisebb rések és törések nélkül.
A második lehetőség azt feltételezi, hogy a Faraday ketrec alapjaként egy barkácsolt fémtartály (serpenyő, doboz, doboz stb.) szolgál, amelyben a szigetelés kartonból, azonos rétegelt lemezből vagy más anyagból készül. Ennél a kialakításnál a fedél szoros illeszkedésének feltétele nem kevésbé fontos, mint a fent leírt esetében.
Kell-e földelni?
Nincs egyetértés a CF földelésének szükségességéről. Kötelező földelni a nagy szerkezeteket és azokat, amelyeket különösen erős elektromos kisülés érhet.
A földelés természetesen megóv a vészhelyzetektől, amikor a felgyülemlett erős töltés „áttörhet” a levegőn, és eltalálhat egy közeli tárgyat vagy személyt.
Házi készítésű Faraday-ketrec tesztelése
A Faraday ketrec elvének gyakorlati teszteléséhez a legkényelmesebb egy kompakt akkumulátoros rádió használata. Maximális hangerőn kell bekapcsolni, és az elérhető legerősebb FM csatornára kell hangolni. Ha a cella működik, a benne lévő rádió elnémul.
Ha a vevő legalább egy kicsit, de hallható, az azt jelenti, hogy nem sikerült elérni a száz százalékos árnyékolást, és a vezetőrétegben réseket kell keresni.
Alkalmas saját összeszerelt fényképezőgép és mobiltelefon tesztelésére. A bejutást követően a bázisállomások jeleit leállítja, vagyis amikor hívja, a megfelelő üzenetet fogja hallani a mobilszolgáltató automatikus informátorától.
Hasonló cikkek:
