Клетка Фарадея

Мы объясним, что такое клетка Фарадея, ее историю, как она работает и как ее строят. А также примеры из повседневной жизни
Многие потолки работают как клетка Фарадея, изолируя интерьер от электричества

Что такое клетка Фарадея?

Клетка Фарадея – это контейнер, выложенный электропроводящими материалами (такими как металлический лист или металлическая сетка), который функционирует как экран против воздействия электрического поля извне

Во многих вещах, которые мы используем в повседневной жизни, применяется принцип клетки Фарадея, например: кабели, микроволновые печи, автомобили и самолеты. Их форма и размер могут быть разными, как и материалы, из которых они изготовлены

История создания клетки Фарадея

В 1836 году Майкл Фарадей провел эксперименты, которые позволили ему сконструировать изолирующую клетку.

Клетка Фарадея названа в честь ее изобретателя, британского физика Майкла Фарадея (1791-1867), который заметил, что проводящий материал проявляет эффект электрического разряда только на своей внешней стороне. Это, по-видимому, указывало на то, что заряды проводника распределены таким образом, чтобы аннулировать внутренние электрические поля

Чтобы проверить это, в 1836 году Фарадей покрыл стены комнаты алюминиевой фольгой. Используя электростатический генератор, он подал разряды высокого напряжения на внешнюю сторону комнаты. И с помощью электроскопа (прибора для обнаружения наличия электрических зарядов на теле) он смог убедиться, что внутри комнаты электрическое поле равно нулю

Благодаря этому и многим другим экспериментам Фарадей занимает видное место среди тех ученых, благодаря которым электричество получило практическое применение, известное нам сегодня

Как работает клетка Фарадея?

Когда электрическое поле прикладывается к контейнеру, покрытому алюминиевой или металлической сеткой, контейнер функционирует как электрический проводник, который поляризуется

Когда проводник поляризован, он становится положительно заряженным в направлении движения внешнего электромагнитного поля и в то же время становится отрицательно заряженным в обратном направлении, генерируя электрическое поле, равное по величине, но противоположное приложенному электромагнитному полю

Сумма обоих полей внутри клетки Фарадея или контейнера будет равна нулю. То есть проводящие материалы в присутствии внешнего электрического поля всегда располагают свои заряды на поверхности таким образом, что внутреннее электрическое поле равно нулю

Как сделать клетку Фарадея?

Если полностью завернуть телефон в фольгу, она будет блокировать его сигнал.

Сделать клетку Фарадея очень просто: она просто включает в себя заключение определенного пространства внутри проводящего материала. Необходимые материалы достаточно доступны: проволочная сетка, алюминиевая фольга, коробки или даже стальная корзина для мусора

Прежде чем приступить к работе, необходимо принять во внимание следующее:

• Если необходимо использовать проволочную сетку или решетки (например, используемые для курятников), отверстия в таком проводнике должны быть меньше, чем длина блокируемого сигнала.
• Внутреннее пространство должно быть полностью изолировано, без щелей.
• Толщина используемого проводника зависит от частоты, которую необходимо зафиксировать.

Существует много способов сделать клетку Фарадея, но с помощью этого простого эксперимента мы можем проверить ее характерный экранирующий эффект:

• Сделайте цилиндр с проволочной сеткой и алюминиевую платформу.
• Поместите на платформу включенное и настроенное радио , а затем установите на платформу цилиндр из проволочной сетки. Вы сразу заметите, как радиопередача прекращается. Электромагнитные волны, которые должно принимать радио, прерываются из-за размещения проволочной сетки.
• Возьмите два мобильных телефона и проверьте, могут ли они без проблем совершать и принимать звонки. Затем заверните один из телефонов в лист алюминиевой фольги. При звонке на этот телефон вы заметите, что сигнал блокируется.

Примеры клетки Фарадея

Принцип, по которому работают клетки Фарадея, можно наблюдать во многих примерах из повседневной жизни:

• Когда мы замечаем, что в лифте или внутри здания из металлических решеток наши мобильные телефоны не работают, это проявление принципа клетки Фарадея.
• Наши микроволновые печи оснащены клетками Фарадея, чтобы их волны не выходили наружу и не оказывали вредного воздействия на наше здоровье .
• специальные костюмы электротехников, ремонтирующих высоковольтные линии электропередач.
• При управлении автомобилем во время грозы рекомендуется оставаться внутри автомобиля, так как его корпус будет служить клеткой Фарадея для молнии.
• Стены лабораторий МРТ , где проводится магнитно-резонансная томография, также оснащены металлическими листами или сеткой, чтобы предотвратить выход волн и защитить здоровье операторов.
• Кибератаки породили значительное предложение продуктов для подавления электромагнитных волн, посылаемых потенциальными хакерами. Несколько компаний предлагают аксессуары, позволяющие сделать наши устройства невидимыми в области беспроводных соединений: автомобильные футляры для ключей, рюкзаки, конверты, кошельки или портфели, сделанные по принципу клетки Фарадея.

Продолжить: Металлы