sangkar faraday

Fizikal

2022

Kami menerangkan apa itu sangkar Faraday, sejarahnya, cara ia berfungsi dan cara ia dibina. Juga, contoh dari kehidupan seharian.

Banyak bumbung berfungsi seperti sangkar Faraday untuk mengasingkan bahagian dalam daripada elektrik.

Apakah sangkar Faraday?

Sangkar Faraday ialah bekas yang dialas dengan bahan pengalir elektrik (seperti plat logam atau mesh) yang berfungsi sebagai perisai terhadap kesan a medan elektrik datang dari luar negara.

Banyak elemen yang kita gunakan dalam kehidupan seharian menggunakan prinsip sangkar Faraday, contohnya: kabel, ketuhar gelombang mikro, kereta dan kapal terbang. Bentuk dan saiznya boleh berbeza-beza, serta bahan yang disalutnya.

Sejarah sangkar Faraday

Pada tahun 1836 Michael Faraday menjalankan eksperimen yang membolehkannya membina sangkar penebat.

Sangkar Faraday dinamakan sempena penciptanya, ahli fizik British Michael Faraday (1791-1867), yang memerhatikan bahawa bahan konduktif mempamerkan kesan nyahcas elektrik hanya pada bahagian luar. Ini seolah-olah menunjukkan bahawa caj pada konduktor telah diagihkan sedemikian rupa untuk membatalkan medan elektrik dalaman.

Untuk membuktikannya, pada tahun 1836, Faraday menutup dinding sebuah bilik dengan kepingan aluminium. Menggunakan penjana elektrostatik, dia menggunakan nyahcas yang tinggi voltan di luar bilik tersebut. Dan dengan elektroskop (peranti yang mengesan kehadiran caj elektrik dalam badan) dapat mengesahkan bahawa di dalam bilik medan elektrik adalah sifar.

Terima kasih kepada ini dan banyak eksperimen lain, Faraday menduduki tempat yang menonjol di kalangan saintis yang memungkinkan untuk elektrik mempunyai kegunaan praktikal yang kita ketahui hari ini.

Bagaimanakah sangkar Faraday berfungsi?

Apabila medan elektrik dikenakan pada bekas yang telah disalut dengan aluminium atau mesh logam, bekas tersebut berfungsi sebagai konduktor elektrik yang terkutub.

Apabila terkutub, konduktor menjadi bercas positif ke arah di mana medan elektromagnet luar bergerak dan, pada masa yang sama, ia menjadi bercas negatif dalam arah yang bertentangan, menghasilkan medan elektrik yang sama dalam magnitud tetapi bertentangan dengan medan elektromagnet yang telah digunakan.

Jumlah kedua-dua medan, di dalam bekas atau sangkar Faraday tersebut, akan sama dengan sifar. Iaitu, bahan konduktif, dengan kehadiran medan elektrik luaran, sentiasa memerintahkan cajnya pada permukaannya sedemikian rupa sehingga medan elektrik dalaman adalah sifar.

Bagaimana untuk membuat sangkar Faraday?

Membungkus telefon dengan aluminium sepenuhnya akan menyekat isyaratnya.

Membuat sangkar Faraday adalah mudah: ia hanya melibatkan melampirkan ruang tertentu dalam bahan konduktif. Bahan yang diperlukan agak mudah diakses: skrin logam, kerajang aluminium, kotak atau pun tong sampah keluli.

Sebelum meneruskan, kita mesti mengambil kira perkara berikut:

  • Jika kita akan menggunakan jaringan dawai atau grid (seperti yang digunakan untuk reban ayam), lubang dalam konduktor itu mestilah lebih kecil daripada panjang isyarat untuk disekat.
  • Ruang dalaman mesti terlindung sepenuhnya, tanpa retak.
  • Ketebalan konduktor yang akan digunakan bergantung pada kekerapan yang akan disekat.

Terdapat banyak cara untuk membuat sangkar Faraday, tetapi dengan eksperimen mudah ini kita boleh menyemak kesan perisai cirinya:

  • Buat silinder dengan mesh logam dan platform aluminium.
  • Letakkan radio yang ditala pada platform, dan kemudian pasangkan silinder wire mesh pada platform. Anda akan segera melihat bagaimana penghantaran radio berhenti. Gelombang elektromagnet yang sepatutnya diterima oleh radio terganggu oleh penempatan mesh.
  • Ambil dua telefon bimbit dan sahkan bahawa mereka boleh membuat dan menerima panggilan tanpa kesukaran. Kemudian balut salah satu telefon dalam kepingan aluminium foil. Apabila membuat panggilan ke telefon ini anda akan perasan bahawa isyarat disekat.

Contoh sangkar Faraday

Prinsip yang menurutnya sangkar Faraday berfungsi boleh diperhatikan dalam banyak contoh dari kehidupan seharian:

  • Apabila kita perasan bahawa telefon bimbit kita tidak berfungsi di dalam lif atau di dalam bangunan yang diperbuat daripada grid logam, kita menghadapi manifestasi prinsip sangkar Faraday.
  • Ketuhar gelombang mikro kami dilengkapi dengan sangkar Faraday untuk mengelakkannya ombak melarikan diri ke luar negara dan mempunyai beberapa kesan berbahaya kepada kita Kesihatan.
  • Pakaian khas juruteknik elektrik yang membaiki talian voltan tinggi.
  • Apabila memandu kereta semasa ribut petir, adalah disyorkan untuk berada di dalam kenderaan, kerana badannya akan berfungsi seperti sangkar Faraday dalam menghadapi kilat.
  • Kerajang logam atau mesh juga diletakkan di dinding makmal MRI di mana MRI dilakukan, untuk mengelakkan gelombang daripada melarikan diri dan melindungi kesihatan pengendali.
  • Serangan siber telah menjana bekalan yang besar produk untuk menghalang gelombang elektromagnet yang dihantar oleh penggodam akhirnya. Macam-macam perniagaan Mereka menawarkan aksesori untuk menjadikan peranti kami tidak kelihatan dalam bidang sambungan wayarles: penutup untuk kunci kereta, beg galas, sampul surat, dompet atau beg bimbit yang dihasilkan di bawah prinsip sangkar Faraday.
!-- GDPR -->