De kooi van Faraday, wat het is, hoe het werkt en waar het in de moderne wereld wordt gebruikt

In 1836 ontdekte de Engelse natuurkundige M. Faraday vond een apparaat uit om apparatuur af te schermen tegen allerlei soorten elektromagnetische velden. Ondanks de eerbiedwaardige ouderdom van de uitvinding, is deze nog steeds actueel. Dit is een kooi van Faraday. Ik zal je er vandaag over vertellen.

Wat is een kooi van Faraday en hoe werkt deze?

Dit apparaat is dus een kooi, die is gemaakt van metaal met een hoge elektrische geleidbaarheid en in de meeste gevallen is geaard. En het werkingsprincipe van dit apparaat is buitengewoon eenvoudig:

Onder invloed van een extern elektromagnetisch veld in het metaal van de cel beginnen vrije elektronen te bewegen. Als resultaat krijgen de tegenoverliggende zijden van de cel van de structuur een zodanige lading dat het veld dat erdoor wordt gevormd de neiging heeft om het effect van het externe elektromagnetische veld te compenseren.

Maar een kooi van Faraday kan niet beschermen tegen een constant of langzaam veranderend magnetisch veld. In zo'n kooi wijst het kompas bijvoorbeeld nog steeds correct naar het noorden, wat ons vertelt dat de magnetische lijnen van de aarde vrijelijk in het binnenvolume van de kooi doordringen.

Om hoogfrequente straling af te schermen moet de celgrootte kleiner zijn dan de stralingsgolflengte.

Bovendien hangt de effectiviteit van de afscherming rechtstreeks af van de vorm van het geleidende materiaal.

In dit geval wordt de volgende afhankelijkheid opgespoord: hoe sneller het elektromagnetische veld verandert, hoe beter het materiaal de penetratie van het veld in de cel weerstaat.

Maar tegelijkertijd geldt ook het volgende: hoe hoger de veldfrequentie, hoe beter deze met een vaste celgrootte door het gaas dringt.

Als de bron van een wisselend elektromagnetisch veld in een ongeaarde kooi van Faraday wordt geplaatst, is te zien dat elektromagnetische golven in mindere mate worden gedempt dan de binnenkomende.

Notitie. Het is een veel voorkomende misvatting dat de kooi van Faraday het elektromagnetische veld volledig blokkeert. Het (de cel) minimaliseert alleen zijn effect en de mate van deze afname hangt af van de volgende factoren:

1. Celgrootte en elektrische geleidbaarheid van het celmetaal.

2. De frequentie en vorm van de elektromagnetische golf.

3. Afstand tot de stralingsbron.

4. De kracht van de studiebron.

En het blijkt dat een kooi van massieve staalplaten veel effectiever is in het onderdrukken van straling dan welk gaas dan ook.

Het gebruik van Faraday-cellen in de moderne wereld

Het werkingsprincipe is dus duidelijk en uiterst eenvoudig, laten we nu eens kijken waar dergelijke cellen nu worden gebruikt. En hiervoor hoeven we niet naar de laboratoria te gaan, maar gaan we gewoon naar de keuken en kijken naar de magnetron.

De behuizing is gemaakt van massief metaal en op de transparante deur is een speciaal metaal aangebracht geperforeerde ijzeren plaat met een cel van 1 tot 3 mm, die straling met een golflengte van succesvol blokkeert 12 cm.

Als je naar de meest gewone televisiekabel kijkt, zie je er ook een afschermingsmantel in, die ook een kooi van Faraday is.

Aangepaste kooien worden ook gebruikt in speciale beschermende pakken voor servicepersoneel van onderstations met spanningen boven 330 kV.

Zelfs deze paar voorbeelden zijn voldoende om te begrijpen dat de uitvinding van de grote M. Faraday leeft en wordt zeer actief gebruikt in de moderne wereld. Als je het artikel leuk vond, vind het dan leuk en bedankt voor je aandacht!