Ce este o cușcă Faraday?

În 1836, fizicianul și inventatorul englez Michael Faraday a creat un dispozitiv special pentru protecția echipamentelor împotriva radiațiilor electromagnetice. Acest dispozitiv este relevant pentru această zi și, ca și până acum, poartă numele unui om de știință. Este vorba despre cușca Faraday.

Acest dispozitiv este o cușcă de protecție din metal foarte conductiv și, de regulă, împământată. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv simplu este, de asemenea, destul de simplu:

Când un câmp electric extern acționează asupra celulei, electronii liberi ai metalului celulei intră în mișcare, iar părțile opuse ale structurii sunt încărcate astfel încât câmpul lor să compenseze câmpul electric extern.

Acest lucru poate fi verificat într-un experiment simplu cu două electroscoape și o cușcă Faraday încărcată de la o sursă de înaltă tensiune: un electroscop atașat la suprafața interioară a unei cuști de alamă Faraday și plasat în interiorul acestuia nu va prezenta prezența unei încărcări electrice, iar un electroscop conectat extern va apărea.

Un câmp magnetic constant, spre deosebire de un câmp electric, va pătrunde în celulă fără piedici. Cu toate acestea, întrucât câmpul electric alternativ care generează câmpul magnetic alternativ este protejat de celulă, câmpul magnetic alternativ nu pătrunde în celulă, deoarece pur și simplu nu are timp să apară. Din acest motiv, cușca Faraday își protejează spațiul intern, iar obiectele din el, nu numai de câmpul electric, ci și de acțiunea undelor electromagnetice externe.

Dacă acordăm atenție frecvențelor înalte, atunci undele electromagnetice de înaltă frecvență (în comparație cu dimensiunea celulei grilei celulei) se vor reflecta parțial din celulă și vor muri pur și simplu pur și simplu în grosimea metalului, inducând curenți eddy în ea și în cele din urmă se vor disipa în forma de căldură.

Cu toate acestea, eficiența funcției de screening a unei cuști Faraday este asociată cu următorii parametri: cu adâncimea stratului de suprafață (strat de piele), cu grosimea metalului celulei și cu dimensiunea deschiderii în raport cu lungimea de undă a radiației externe, de la care este necesară ecranarea. Așadar, pentru ecranarea cablurilor, se folosesc cuști Faraday cu conductoare ale unei structuri din materiale bine conductoare. Mărimea celulei, pentru funcționarea eficientă a cuștii Faraday, trebuie să fie în mod necesar mult mai mică decât lungimea de undă a radiației ecranate.

Un tip de cușcă Faraday cu care se pot întâlni toți cuptor cu microunde. Pe ușa cuptorului cu microunde există o grilă metalică, ale cărei celule sunt destul de mici în comparație cu lungimea de undă creată de magnetron. Cuptorul cu microunde funcționează la o frecvență de 2450 MHz, iar lungimea de undă aici este puțin mai mare de 12 cm, evident, rețeaua de pe ușa cu microunde protejează cu ușurință această radiație, împiedicând-o să iasă afară.

Rolul restului celulei în cuptorul cu microunde este jucat de camera metalică în care se află mâncarea încălzită. Apropo, dacă introduceți un telefon mobil în cuptorul cu microunde (oprit!), Acesta va fi în afara zonei de acoperire a rețelei, deoarece undele GSM celulare sunt chiar mai lungi decât undele generate de magnetronul cu microunde.

Există costume metalice care funcționează pe principiul unei cuști Faraday individuale, din oțel inoxidabil și fibre de cupru. Astfel de costume sunt folosite de instalatorii de linii electrice de înaltă tensiune, deoarece chiar și o linie deconectată, lungă de mulți kilometri, acumulează o cantitate periculoasă de încărcare statică pe sine. Un costum protejează o persoană împotriva șocurilor electrice.

Astfel de seturi de protecție pe bază de pânză argintie protejează electricienii de efectele nocive ale câmpului electromagnetic al instalațiilor de înaltă tensiune, unde componenta electrică este foarte mare. Astfel de kituri, în conformitate cu producătorii lor, sunt concepute pentru a proteja:

• de la expunerea la un câmp electric de frecvență industrială;

• din efectele curentului de prejudecată cauzate de un câmp electromagnetic alternativ;

• de la expunerea la radiații electromagnetice intense care rezultă dintr-o descărcare între contactele întrerupătoarelor;

• de la șoc electric când atinge obiecte împământate sau izolate, părți ale echipamentului, precum și iarbă și tufe mici;

• de la răni electrice când sunt expuse la tensiune indusă sau în trepte.

Trusele creează un spațiu ecranat închis în jurul corpului unei persoane îmbrăcate într-un costum, excluzând orice penetrare a câmpului electric din interior. Toate elementele kiturilor sunt confecționate din materiale conductive electric și sunt interconectate prin canale cu conductivitate crescută și cu conductoare electrice de contact. Datorită unor astfel de costume, corpul uman este evitat și se asigură drenarea sigură a curenților de natură electrostatică sau capacitivă.

îndrăgostiți Bobine Tesla folosiți, de asemenea, costume care seamănă cu cuști individuale Faraday. Curentul curge pur și simplu pe suprafața costumului către piesele conductoare cu mai puțin rezistență, fără a provoca pagube persoanei participante la spectacol.

După cum puteți vedea, cușca Faraday este folosită astăzi, unde multe. Instalațiile electrice de înaltă tensiune sunt închise în cuștile Faraday, cuștile Faraday sunt utilizate în spectacol, în sfârșit, orice producție asociată cu microunde periculoase și alte radiații electromagnetice nu este completă fără ateliere întregi și camere închise în cuștile Faraday.

Sperăm că acest articol v-a fost util și acum înțelegeți cât de important poate fi un dispozitiv cu aspect simplu, care seamănă cu o cutie obișnuită de plasă. La urma urmei, Faraday Cage în diferite aplicații nu numai că protejează o varietate de echipamente sensibile la câmpurile electrice și la radiații, dar protejează și sănătatea oamenilor prin prevenirea bolilor oncologice și a multor alte boli care pot fi cauzate de acțiunea excesivă a radiațiilor electromagnetice asupra unui organism viu.