Что такое клетка Фарадея

14.08.2024 Olga 0 Comments

Еще в 1836 году британский физик и изобретатель Майкл Фарадей изобрел специальное устройство для защиты оборудования от электромагнитного излучения. Устройство актуально и сегодня и до сих пор носит имя ученого. Мы говорим о клетке Фарадея.

Устройство представляет собой защитную клетку из высокопроводящего металла, обычно заземленную. Принцип работы этого простого устройства также очень прост:

При приложении к батарее внешнего электрического поля свободные электроны в металле батареи начинают двигаться, а противоположные стороны конструкции заряжаются так, что их поля компенсируют внешнее электрическое поле.

В этом можно убедиться с помощью простого опыта с использованием двух электроскопов и клетки Фарадея, заряженной источником высокого напряжения: подключив электроскоп к внутренней поверхности латунной клетки Фарадея и поместив его туда, вы не увидите наличия заряда, но подключение к внешнему электроскопу.

Электроскоп — это устройство, которое обнаруживает электрические заряды на основе их взаимодействия. При наличии зарядов вследствие их взаимодействия система движения (листья, стрелки) электроскопа будет отклоняться от положения равновесия, но по величине отклонения можно примерно определить величину заряда.

В отличие от электрических полей, постоянное магнитное поле беспрепятственно проникает в клетку. Однако, поскольку переменное электрическое поле, создающее переменное магнитное поле, экранируется клеткой, переменное магнитное поле не проникает внутрь клетки, поскольку оно просто не успевает генерироваться. Для этого клетка Фарадея защищает свое внутреннее пространство и находящиеся в ней предметы не только от воздействия электрических полей, но и от действия внешних электромагнитных волн.

Если обратить внимание на высокие частоты, то высокочастотные электромагнитные волны (по сравнению с размером сетки ячеек) будут частично отражаться от ячеек, а также просто затухать в толще металла, вызывая в нем вихревые токи и в конечном итоге рассеивается в виде тепла.

Однако эффективность экранирующей функции клетки Фарадея связана со следующими параметрами: глубиной поверхностного слоя (оболочки), толщиной металла клетки и размером отверстия в зависимости от длины волны внешнего излучения необходим для экранирования.

Поэтому для экранирования кабелей используется клетка Фарадея с проводниками из высокопроводящего материала. Для эффективной работы клетки Фарадея размер ячейки должен быть намного меньше длины волны экранируемого излучения.

Найти клетку Фарадея в микроволновой печи может каждый. Дверца микроволновой печи имеет металлическую сетку, размер которой довольно мал по сравнению с длинами волн, создаваемыми магнетроном. Микроволновые печи работают на частоте 2450 МГц, где длина волны чуть больше 12 сантиметров, очевидно, сетка на дверце микроволновой печи легко защищает это излучение от утечки.

Остальную роль клетки в микроволновой печи выполняет металлическая камера, в которой находится разогреваемая пища. Кстати, если вы положите телефон в микроволновую печь (выключенный!), он окажется вне зоны действия сети, поскольку волны сотовой связи GSM даже длиннее, чем те, которые производят магнетроны. Микроволновая печь.

Другие примеры клеток Фарадея в реальной жизни:

Автомобили и самолеты. Оба вида транспорта представляют собой гигантские металлические клетки. Автомобили и самолеты защищены от ударов молнии благодаря металлическому корпусу. Если вы застряли в машине во время грозы или ваш самолет летит во время грозы, вам не нужно беспокоиться о том, что вас может травмировать молния.
лифт. Они не предназначены специально для использования в качестве клеток Фарадея, но поскольку лифты изготовлены из металлических проводящих материалов, они создают эффект клетки Фарадея. Во многих случаях лифты становятся «мертвой зоной» для устройств, требующих внешних электромагнитных сигналов, таких как мобильные телефоны и радиоприемники.
Кабинет ЯМР. Аппараты МРТ используют сильные магнитные поля и радиоволны для создания изображений тела. Комната, окружающая аппарат МРТ, спроектирована как клетка Фарадея, чтобы предотвратить влияние внешних радиочастотных источников на визуализацию и предотвратить выход нежелательного излучения из комнаты МРТ.
Военные и правительственные здания. Военные помещения, оперативные центры, центры обработки данных, конференц-офисы, а также комнаты промышленного шпионажа, безопасности и разведки часто состоят из клеток Фарадея. Это делается для защиты комнаты и конфиденциальной или очень ценной информации, находящейся в ней, от хакеров, подслушивания и даже кибервойн и атак ЭМИ (электромагнитных импульсов). Однако те, кто работает с электронным оборудованием в клетках Фарадея, часто сталкиваются с более высоким риском воздействия электромагнитных полей, поскольку излучения остаются внутри здания.
Примером современной клетки Фарадея является защитная сумка ConcealShield®, которая полностью закрывает устройство, блокирующее любое излучение, а также все входящие и исходящие беспроводные сигналы. Этот пакет защищает от кражи личных данных и отслеживания мобильных устройств.

Читайте также статью: Как выбрать газон для дачи

Существуют специальные металлические костюмы, работающие по принципу одинарной клетки Фарадея, изготовленные из нержавеющей стали и медных волокон.

Монтажники высоковольтных линий электропередачи используют этот тип защитной одежды, поскольку даже одна отключенная линия длиной в несколько километров может накапливать опасное количество статического электричества. Костюм защищает людей от поражения электрическим током.

Этот защитный комплект на серебряной тканевой основе защищает электриков от вредного воздействия электромагнитных полей высоковольтных установок, где электрическая составляющая очень высока. По словам производителя, такие комплекты предназначены для защиты:

Избегайте воздействия электрических полей промышленной частоты;
Невосприимчив к токам смещения, вызванным переменными электромагнитными полями;
Избегайте контакта с сильным электромагнитным излучением, возникающим при разряде между контактами разъединителя;
Электрический разряд возникает при контакте с заземленными или изолирующими предметами, деталями оборудования, травой и кустарниками;
Защищает от поражения электрическим током при воздействии наведенного или скачкообразного напряжения.

Видео: Клетка Фарадея.Как это работает.Для чего нужен конденсатор с тремя выводами

Эти комплекты создают замкнутое, экранированное пространство вокруг тела человека, носящего костюм, исключающее проникновение внутренних электрических полей. Все компоненты комплекта изготовлены из токопроводящих материалов и соединены между собой повышающими проводимость каналами и токопроводящими контактными клеммами. Благодаря этому защитному костюму происходит шунтирование тела и обеспечивается безопасное протекание токов электростатической или емкостной природы.

Энтузиасты катушек Теслы также используют одежду, похожую на изготовленные на заказ клетки Фарадея. Ток течет только по поверхности костюма к токопроводящим частям с низким сопротивлением и не причинит вреда людям, участвующим в представлении.

Как видите, клетки Фарадея сегодня используются во многих местах. Высоковольтные электрические устройства заключаются в клетки Фарадея, а клетки Фарадея используются для представлений. Наконец, любое производство, связанное с опасными микроволнами и другими электромагнитными излучениями, неотделимо от целых цехов и помещений, заключенных в клетки Фарадея.

Надеемся, эта статья была вам полезна и теперь вы понимаете, насколько важным может быть простое на вид устройство, напоминающее обычную сетку. Ведь клетки Фарадея в различных применениях не только защищают различные устройства, чувствительные к электрическим полям и радиации, но и защищают здоровье человека, предотвращают рак и многие другие заболевания, вызванные чрезмерным воздействием на организмы электромагнитного излучения.

Почему энергетика выбрала стандарт частоты 50 Гц
Николаевский магнитный кратер
Почему гудят трансформаторы, источники вибрации и шума, что такое магнитострикция

Надеюсь, эта статья была вам полезна. Смотрите также другие статьи в категории «Электрическая энергия в быту и работе» » Интересные факты

Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника

Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Читайте также статью: Выбор сечения кабеля для освещения 12 Вольт