- מהו כלוב פאראדיי?
- היסטוריה של כלוב פאראדיי
- איך עובד כלוב פאראדיי?
- איך להכין כלוב של פאראדיי?
- דוגמאות לכלוב פאראדיי
אנו מסבירים מהו כלוב פאראדיי, ההיסטוריה שלו, כיצד הוא פועל וכיצד הוא בנוי. כמו כן, דוגמאות מחיי היום יום.
מהו כלוב פאראדיי?
כלוב פאראדיי הוא מיכל מרופד בחומרים מוליכים חשמל (כגון לוחות מתכת או רשת) הפועלת כמגן מפני ההשפעות של א שדה חשמלי מגיע מחו"ל.
אלמנטים רבים שאנו משתמשים בהם בחיי היומיום מיישמים את עיקרון כלוב פאראדיי, למשל: כבלים, תנורי מיקרוגל, מכוניות ומטוסים. צורתו וגודלו יכולים להשתנות, כמו גם החומרים בהם הוא מצופה.
היסטוריה של כלוב פאראדיי
כלוב פאראדיי נקרא על שמו של ממציאו, הפיזיקאי הבריטי מייקל פאראדיי (1791-1867), שראה שחומר מוליך מציג את ההשפעות של פריקה חשמלית רק מבחוץ. נראה היה שהדבר מעיד על כך שהמטענים על המוליך הופצו בצורה כזו שתבטל את השדות החשמליים הפנימיים.
כדי להוכיח זאת, בשנת 1836, כיסה פאראדיי את קירות החדר ביריעות אלומיניום. באמצעות גנרטור אלקטרוסטטי, הוא הפעיל פריקות גבוהות מתח מחוץ לחדר האמור. ועם אלקטרוסקופ (מכשיר שמזהה נוכחות של מטענים חשמליים בגוף) הצליח לאמת שבתוך החדר השדה החשמלי היה אפס.
בזכות ניסויים זה ועוד רבים אחרים, פאראדיי תופס מקום נכבד בקרב אותם מדענים שאיפשרו את חַשְׁמַל יש את השימושים המעשיים שאנו מכירים היום.
איך עובד כלוב פאראדיי?
כאשר מופעל שדה חשמלי על מיכל שצופו ברשת אלומיניום או מתכת, המיכל מתפקד כמוליך חשמלי מקוטב.
כאשר הוא מקוטב, המוליך הופך לטעון חיובי בכיוון שבו נע השדה האלקטרומגנטי החיצוני, ובמקביל, הוא הופך למטען שלילי בכיוון ההפוך, ויוצר שדה חשמלי השווה בגודלו אך מנוגד לשדה האלקטרומגנטי שהיה. מיושם.
הסכום של שני השדות, בתוך המיכל האמור או כלוב פאראדיי, יהיה שווה לאפס. כלומר, חומרים מוליכים, בנוכחות שדות חשמליים חיצוניים, תמיד מסדרים את המטענים שלהם על פני השטח שלהם בצורה כזו שהשדה החשמלי הפנימי הוא אפס.
איך להכין כלוב של פאראדיי?
עטיפה מלאה של טלפון באלומיניום תחסום את האות שלו.הכנת כלוב פאראדיי היא פשוטה: היא כוללת רק סגירת חלל מסוים בתוך חומר מוליך. החומרים הדרושים נגישים למדי: מסכי מתכת, רדיד אלומיניום, קופסאות או אפילו פח אשפה מפלדה.
לפני שנמשיך, עלינו לקחת בחשבון את הדברים הבאים:
- אם אנו מתכוונים להשתמש ברשת תיל או רשתות (כגון אלו המשמשות ללולים), החורים במוליך זה חייבים להיות קטנים יותר מאשר אורך אות לחסום.
- החלל הפנימי חייב להיות מבודד לחלוטין, ללא סדקים.
- עובי המוליך שבו יש להשתמש יהיה תלוי בתדר שיש לחסום.
ישנן דרכים רבות ליצור כלוב פאראדיי, אך בעזרת הניסוי הפשוט הזה נוכל לבדוק את אפקט המיגון האופייני לו:
- הכינו גליל עם רשת מתכת ופלטפורמת אלומיניום.
- הנח רדיו מכוון על הפלטפורמה, ולאחר מכן התקן את גליל רשת התיל על הפלטפורמה. מיד תבחין כיצד שידור הרדיו מפסיק. הגלים האלקטרומגנטיים שהרדיו אמור לקלוט נקטעים על ידי מיקום הרשת.
- קח שני טלפונים סלולריים וודא שהם יכולים לבצע ולקבל שיחות ללא קושי. לאחר מכן עטפו את אחד הטלפונים ביריעת נייר אלומיניום. בעת ביצוע שיחה לטלפון זה תבחין שהאות חסום.
דוגמאות לכלוב פאראדיי
העיקרון שלפיו עובדים כלובי פאראדיי ניתן לראות בדוגמאות רבות מחיי היומיום:
- כאשר אנו שמים לב שהטלפונים הסלולריים שלנו אינם פועלים במעלית או בתוך בניין העשוי מרשתות מתכת, אנו עומדים בפני ביטוי לעיקרון של כלוב פאראדיי.
- תנורי המיקרוגל שלנו מצוידים בכלובי Faraday כדי למנוע אותם גלים לברוח לחו"ל ולהשפיע מזיקה על שלנו בְּרִיאוּת.
- החליפות המיוחדות של טכנאי חשמל המתקנים קווי מתח גבוה.
- בנסיעה ברכב בזמן סופת רעמים, מומלץ להישאר בתוך הרכב, שכן גופו יתפקד כמו כלוב פאראדיי מול ברק.
- רדיד מתכת או רשת מונחים גם על קירות מעבדות ה-MRI בהן מבוצעים בדיקות MRI, כדי למנוע בריחת גלים ולהגן על בריאות המפעילים.
- מתקפות סייבר יצרו היצע משמעותי של מוצרים כדי לעכב את הגלים האלקטרומגנטיים שנשלחים על ידי האקרים בסופו של דבר. שׁוֹנִים עֵסֶק הם מציעים אביזרים כדי להפוך את המכשירים שלנו לבלתי נראים בתחום החיבורים האלחוטיים: כיסויים למפתחות לרכב, תרמילים, מעטפות, ארנקים או תיקים המיוצרים על פי העיקרון של כלוב פאראדיי.