Η χρήση ηλεκτροστατικής επαγωγής στην τεχνολογία

Με ηλεκτροστατική επαγωγή, στην επιφάνεια ενός αγωγού που εισάγεται σε ένα εξωτερικό ηλεκτροστατικό πεδίο εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό φορτίο. Αυτό το φορτίο, το οποίο συσσωρεύεται στην επιφάνεια του εν λόγω αγωγού, ονομάζεται επαγόμενο ή προκαλούμενο φορτίο. Επιπλέον, στις αντίθετες πλευρές ενός τέτοιου αγωγού, τα προκαλούμενα φορτία θα έχουν το αντίθετο σήμα - από τη μία πλευρά θα υπάρχει θετική, από την άλλη - αρνητική.

Η συσσώρευση φορτίου στην επιφάνεια του σώματος κατά την ηλεκτροστατική επαγωγή θα συμβεί μέχρις ότου το εγγενές ηλεκτροστατικό πεδίο αυτού του σώματος αντισταθμίζει σχεδόν πλήρως το εξωτερικό ηλεκτροστατικό πεδίο στο οποίο είναι τοποθετημένο αυτό το σώμα. Αυτό συμβαίνει με σώματα με υψηλή αγωγιμότητα, δηλαδή με μέταλλα που χαρακτηρίζονται από χαμηλή ειδική αντίσταση.

Το φαινόμενο της ηλεκτροστατικής επαγωγής χρησιμοποιείται στην τεχνολογία. Χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για προστασία από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά και ηλεκτροστατικά πεδία διαφόρων ευαίσθητων κυκλωμάτων.

Τέτοια κυκλώματα περιλαμβάνουν κυρίως: κυκλώματα μέτρησης, λήψης, υψηλής συχνότητας και εκπομπής. Για την προστασία τους, κατασκευάζονται ειδικές μεταλλικές οθόνες με τη μορφή διχτυών ή περιβλημάτων που είναι γειωμένα ή γαλβανικά συνδεδεμένα με το αρνητικό ηλεκτρόδιο του προστατευμένου κυκλώματος.

Ηλεκτροστατική προστασία, κλουβί Faraday

Η συσκευή ηλεκτροστατικής προστασίας καλείται Faraday κλουβί με το όνομα του εφευρέτη του Michael Faraday. Ο αγγλικός φυσικός Michael Faraday, ο πατέρας του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δημιούργησε τη συσκευή αυτή το 1836.

Σε μια ή την άλλη μορφή, ο κλωβός Faraday χρησιμοποιείται ακόμα στην τεχνολογία για την προστασία (ασπίδα) του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και της τεχνολογίας από εξωτερικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Συνήθως πρόκειται για ένα κλουβί κατασκευασμένο από υλικό με χαμηλή ειδική αντίσταση ή ένα κοίλο, καλά αγώγιμο ρεύμα, σωστά σχεδιασμένο σχέδιο.

Η ηλεκτροστατική προστασία που βασίζεται σε κλωβό Faraday λειτουργεί σύμφωνα με την ακόλουθη αρχή. Όταν ένα κλειστό αγώγιμο κέλυφος εισέρχεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σε αυτό έρχονται σε κίνηση κάτω από την επίδραση αυτού του πεδίου. Ως αποτέλεσμα, όπως περιγράφεται παραπάνω, οι αντίθετες πλευρές του στοιχείου αποκτούν αντίθετα φορτία, τα οποία αντισταθμίζουν το εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο με τα πεδία του.

Αυτός ο τύπος προστασίας ισχύει μόνο για θωράκιση από ένα ηλεκτρικό πεδίο, ενώ ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο φυσικά διεισδύει μέσα στο προστατευτικό περίβλημα.

Ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο παράγει ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο δημιουργεί και πάλι ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Επομένως, εάν το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο εμποδίζεται από ηλεκτροστατική προστασία βασισμένη στον κλωβό Faraday, το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο δεν θα φτάσει στα προστατευμένα στοιχεία στο εσωτερικό, καθώς απλά δεν θα δημιουργηθεί σε αυτή την περιοχή.

Ηλεκτροστατική επαγωγή και εναλλακτική ενέργεια

Μεγάλη σημασία έχει η ηλεκτροστατική επαγωγή για το πεδίο της τελευταίας εναλλακτικής ενέργειας. Η ηλεκτροστατική επίδραση στον ατμοσφαιρικό αέρα επιτρέπει την κατεύθυνση των φορτισμένων σωματιδίων σε αυτό σε τεχνικές συσκευές που συλλέγουν ηλεκτρικό φορτίο.

Στην κανονική κατάσταση, τα φορτισμένα σωματίδια τυχαία βυθίζονται στον αέρα, απλά λόγω του φαινομένου της θερμικής κίνησης. Ταυτόχρονα, τρίβονται μεταξύ τους, φορτώνουν ο ένας τον άλλο θετικά και αρνητικά - με αυτόν τον τρόπο σχηματίζονται θετικά και αρνητικά ιόντα.

Οι τεχνικές συσκευές, λόγω του φαινομένου της ηλεκτροστατικής επαγωγής, είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν με αυτά τα ιόντα και να χρησιμοποιούν τα φορτία τους σαν να βρίσκονται σε ηλεκτρολύτη μιας φορτισμένης μπαταρίας.Αυτή η κατεύθυνση έχει μελετηθεί ενεργά τα τελευταία χρόνια από τους λάτρεις της εναλλακτικής ενέργειας και της ηλεκτροστατικής.