Wat is het en waar wordt het gebruikt? (2023)

De briljante wetenschapper en uitvinder van de XIX. Halverwege de eeuw staat Michael Faraday bekend om zijn actieve werk met elektriciteit, elektromagnetische velden en aanverwante fysische verschijnselen. Een van zijn belangrijkste ontdekkingen was een beschermende constructie die de kooi van Faraday wordt genoemd. Hieronder gaan we na wat het is en welke praktische waarde de vinding vertegenwoordigt.

Wat is een kooi van Faraday?

Een kooi van Faraday is een doos met wanden van sterk geleidend metaal. De constructie vereist geen externe stroomaansluiting, maar is normaal gesproken geaard. Het fysieke effect van de kooi ontstaat wanneer deze wordt blootgesteld aan een externe factor, namelijk elektromagnetische straling.

De eerste constructies die het afschermende effect demonstreerden, hadden het uiterlijk van een gewone kooi, vandaar de naam van het fenomeen. Draad of geperforeerde wanden van de "doos" zijn handig voor visuele inspectie van objecten of apparatuur in een afgesloten ruimte, maar massieve wanden kunnen gemakkelijk worden vervangen. Het belangrijkste is dat het materiaal geleidend moet zijn.

operatie principe

Het effect van een kooi van Faraday is gebaseerd op het feit dat de lading wordt verdeeld over het oppervlak van de geleider terwijl het interieur neutraal blijft. In feite is de hele cel, gemaakt van geleidend materiaal, een enkele geleider waarvan de "uiteinden" een tegengestelde lading krijgen. De resulterende elektrische stroom creëert in dit geval een veld dat de externe invloed compenseert. De elektrische veldsterkte binnen zo'n structuur is nul.

Interessant is dat het effect ook werkt wanneer het veld in de cel wordt gegenereerd. In dit geval wordt de lading echter verdeeld over het binnenoppervlak van het gaas of een ander geleidend oppervlak en kan niet naar buiten ontsnappen.

In de Engelse terminologie wordt een QF een "Faraday-schild" genoemd, i. H. aangeduid als "Schild van Faraday". Dit concept vat de essentie van het apparaat goed samen, dat werkt als een schild of scherm om de stralen te weerkaatsen die op de inhoud ervan inwerken.

Er moet aan worden herinnerd dat het afschermende effect alleen werkt met een wisselend magnetisch veld. Het interfereert niet met de permanente of zwak veranderende magnetische invloeden, zoals het natuurlijke magnetische potentieel van de aarde.

Om te bepalen of een kamer van Faraday radiofrequente straling reflecteert, is het voldoende om de maaswijdte (indien het geleidende deel als kooi is uitgevoerd) en de golflengte van de beïnvloedende golflengte te kennen. Het patroon is van kracht als de tweede waarde groter is dan de eerste.

Toepassingsgebieden van het QF-effect

Het door Faraday ontdekte effect heeft niet alleen wetenschappelijk belang, maar ook een vrij brede praktische toepassing. Het eenvoudigste voorbeeld van een kooi van Faraday is te vinden in het dagelijks leven; het is in bijna elke keuken te vinden - het is een magnetron. De vijf muren zijn gemaakt van dikke staalplaten en tussen de twee glaslagen in de deur zit een metalen laag met geperforeerde gaten voor een beter zicht.

radiofrequentie cabine

Een RF-cabine is een ruimte die geïsoleerd is van elektrische, magnetische en uitgestraalde emissies en doorgaans een klein gebied beslaat. De wanden, vloer en plafond zijn voorzien van sterk geleidende roosters die een gesloten maar onzichtbare kooi vormen.

MRI-kamers

Uiterst nauwkeurige apparaten zoals een medische MRI-scanner vereisen zorgvuldige bescherming tegen externe elektromagnetische golven. De kleinste invloeden van buitenaf kunnen de uitslag van het onderzoek beïnvloeden, daarom is de ruimte waarin het MRI-apparaat staat volledig afgeschermd.

laboratoria

Bij het uitvoeren van laboratoriumtests is het niet alleen belangrijk om moderne apparatuur te gebruiken om nauwkeurige resultaten te verkrijgen, maar ook om deze betrouwbaar af te schermen tegen invloeden van buitenaf, zoals magnetische en elektrische velden.

Hiermee wordt niet alleen de gerichte straling van bepaalde bronnen bedoeld, maar ook de elektromagnetische ruis die voortdurend in de atmosfeer aanwezig is, met name in en nabij bevolkte gebieden.

Kwalitatieve afscherming van CF-effectapparaten vereist speciale ontwerpberekeningen en professionele installatie.

beschermende pakken

Voor mensen die werken in gebieden met een hoog risico op elektrocutie zijn speciale beschermende pakken ontwikkeld. Hun bovenlaag bestaat uit een metaalhoudend weefsel en wordt door isolerend materiaal van het lichaam gescheiden. In het geval van statische elektriciteit of elektrische stroom stroomt er een lading langs de buitenmantel van de kit.

Bij werkzaamheden aan hoogspanningslijnen is beschermende kleding essentieel. Zelfs als ze spanningsloos zijn, blijven ze gevaarlijk statisch geladen door de vele kilometers elektrische bedrading.

In een wereld vol plezier

Het KF-effect, dat kleurrijk is op een podium, is zeer spectaculair. Vaak wordt een eenvoudige kooi gebruikt, maar waarschijnlijker is een ogenschijnlijk gewichtloos omhulsel van grove stof, of zelfs een speciaal geconstrueerd kostuum dat lijkt op conventionele kleding. In dit geval wordt de stroom zo efficiënt mogelijk aangelegd, bijvoorbeeld met behulp van Tesla-spoelen of vergelijkbare apparaten die een lading genereren uit een elektrostatische generator.

Een kooi van Faraday bouwen met je eigen handen

In het dagelijks leven kan het nodig zijn om een ​​zelfgemaakte kooi te bouwen om apparaten te "verbergen" voor de effecten van verschillende golven die interferentie kunnen veroorzaken in de gevoelige elektronische "vulling".

Een voorbeeld van zo'n constructie is een multiplex kist, op een bepaalde manier bewerkt. Aangezien het triplex als isolatielaag dient, moet het absoluut schoon en droog zijn. U kunt de kist zelf in elkaar zetten of uit de winkel kopen, zolang deze maar zonder spijkers of andere metalen onderdelen in elkaar wordt gezet. De montage moet in verschillende stappen worden uitgevoerd:

1. De voedselfolie is verdeeld in segmenten op basis van de grootte van de multiplexwanden of hun blanco's.
2. De oppervlakken van de Future Box zijn aan de buitenzijde bekleed met folie. De glanzende kant van de folie moet naar buiten wijzen.
3. Lijm de wanden aan de binnenkant op elkaar en leg wat muismatten op de bodem van de doos.
4. Controleer goed of de folielaag bij gesloten deksel een doorlopend omhulsel vormt zonder de minste gaten of scheuren.

De tweede variant gaat ervan uit dat de basis van de kooi van Faraday met uw eigen handen een metalen tank (pot, doos, doos, etc.) is waarin de isolatie van karton, hetzelfde triplex of ander materiaal wordt geplaatst. De toestand van een goede pasvorm van het deksel is bij deze constructie niet minder belangrijk dan bij de hierboven beschreven constructie.

Moet ik een aardverbinding maken?

Er is geen consensus over de vraag of een CF moet worden geaard. Grote constructies en constructies die kunnen worden beïnvloed door bijzonder sterke stroomstoten, moeten altijd worden geaard.

Aarding beschermt absoluut tegen abnormale situaties waarin een geaccumuleerde krachtige lading "de lucht kan binnendringen" en een object of persoon in de buurt kan raken.

Een zelfgemaakte kooi van Faraday testen

De beste manier om het principe van de kooi van Faraday in de praktijk te testen, is door gebruik te maken van een compacte radio-ontvanger op batterijen. Het moet worden ingesteld op maximaal volume en het sterkste FM-kanaal dat beschikbaar is. Wanneer de cel werkt, is de radio binnenin gedempt.

Als de ontvanger ook maar een klein beetje hoorbaar is, betekent dit dat er geen 100% afscherming is bereikt en dat u moet zoeken naar openingen in de geleidende laag.

Een mobiele telefoon is ook geschikt om een ​​zelfgemaakte camera te testen. Eenmaal binnen ontvangt hij geen signalen meer van basisstations, dwz. d.w.z. wanneer u het belt, hoort u een overeenkomstig bericht van de automatische informant van de mobiele operator.

Vergelijkbare artikelen: