1800-luvun nerokas tiedemies ja keksijä Michael Faraday tunnetaan aktiivisesta työstään sähkön, sähkömagneettisen kentän ja siihen liittyvien fysikaalisten ilmiöiden parissa. Yksi merkittävimmistä löydöistä oli suojarakenne nimeltä Faradayn häkki. Alla ymmärrämme, mikä se on ja mitä käytännön arvoa keksintö edustaa.
Sisältö
Mikä on Faradayn häkki
Faradayn häkki on laatikko, jonka seinät on valmistettu erittäin johtavasta metallista. Suunnittelu ei vaadi ulkoista virtaliitäntää, mutta se on yleensä maadoitettu. Solun fyysinen vaikutus ilmenee ulkoisen tekijän, sähkömagneettisen säteilyn, vaikutuksesta.
Ensimmäiset suojausvaikutusta osoittavat rakenteet näyttivät tavalliselta solulta, mikä antoi tälle ilmiölle nimen.Itse asiassa "laatikon" lanka tai rei'itetyt seinät ovat käteviä suljetun tilan sisällä olevien esineiden tai laitteiden visuaaliseen ohjaukseen, mutta ne voidaan helposti korvata kiinteillä. Pääasia, että materiaali on johtavaa.
Toimintaperiaate
Faradayn häkin toiminta perustuu siihen, että johtimeen saapuessaan varaus jakautuu sen pinnalle, kun taas sisäpuoli pysyy neutraalina. Itse asiassa koko kenno, joka koostuu johtavasta materiaalista, on yksi johdin, jonka "päät" saavat vastakkaisen varauksen. Tuloksena oleva sähkövirta muodostaa kentän, joka kompensoi ulkoisia vaikutuksia. Sähkökentän voimakkuus tällaisen rakenteen sisäosassa on nolla.
Mielenkiintoista on, että jos kenttä luodaan solun sisällä, tehoste myös toimii. Tässä skenaariossa varaus kuitenkin jakautuu ristikon sisäpinnalle tai muulle johtavalle tasolle, eikä se pysty tunkeutumaan ulkopuolelle.
Englanninkielisessä terminologiassa CF kuulostaa "Faraday shieldiltä", eli "Faraday shield / screen". Tämä konsepti välittää hyvin laitteen olemuksen, joka suojuksen tai suojanäytön tavoin heijastaa sen sisältöön vaikuttavia säteitä.
On syytä muistaa, että suojausvaikutus toimii vain vaihtuvalla magneettikentällä. Se ei häiritse jatkuvaa tai hieman muuttuvaa magneettista vaikutusta, esimerkiksi Maan luonnollista magneettista potentiaalia.
Sen määrittämiseksi, heijastaako Faraday-kammio suurtaajuista säteilyä, riittää, kun tiedetään ruudukon solujen koko (jos johtava osa on tehty häkin muodossa) ja vaikuttavan aallon aallonpituus.Rakenne on tehokas, jos toinen arvo on suurempi kuin ensimmäinen.
CF-efektin käyttöalueet
Faradayn löytämällä vaikutuksella ei ole vain tieteellistä merkitystä, vaan myös melko laaja käytännön sovellus. Yksinkertaisin esimerkki Faradayn häkistä löytyy jokapäiväisestä elämästä, se on läsnä melkein kaikissa keittiöissä - tämä on mikroaaltouuni. Sen rungon viisi seinää on tehty melko paksuista teräslevyistä, ja kahden ovilasikerroksen välissä on metallikerros, jossa on rei'itys paremman näkyvyyden takaamiseksi.
RF-mökki
Radiotaajuushytti on sähkö-, magneetti- ja radiosäteilyn vaikutuksilta eristetty huone, joka on yleensä pieni alue. Sen seinät, lattia ja katto on varustettu erittäin johtavilla ritiloilla, jotka muodostavat suljetun mutta näkymätön häkin.
MRI-huoneet
Korkean tarkkuuden laitteet, kuten lääketieteellinen tomografi magneettiresonanssidiagnostiikkaan, vaativat huolellista suojaa ulkoisilta sähkömagneettisilta aalloilta. Pieninkin ulkopuolinen vaikutus voi vaikuttaa tutkimuksen tulokseen, joten huone, jossa MRI-yksikkö sijaitsee, on täysin suojattu.
Laboratoriot
Laboratoriotutkimuksessa tarkkojen tulosten saamiseksi on tärkeää paitsi käyttää kehittyneitä laitteita, myös suojata ne luotettavasti ulkoisilta tekijöiltä, kuten magneetti- ja sähkökentiltä.
On ymmärrettävä, että tämä ei tarkoita vain tietyistä lähteistä tulevaa suunnattua säteilyä, vaan myös sähkömagneettista kohinaa, jota jatkuvasti esiintyy ilmakehässä, erityisesti asutuilla alueilla ja niiden läheisyydessä.
CF-vaikutuksella varustettujen laitteiden korkealaatuiseen suojaukseen tarvitaan erikoistuneet suunnittelulaskelmat ja ammattimainen asennus.
Suojapuvut
Ihmisille, jotka työskentelevät alueilla, joilla on suuri sähköiskun todennäköisyys, on kehitetty erityisiä pukuja. Niiden yläkerros on valmistettu metallipitoisesta kankaasta ja se on erotettu rungosta eristysmateriaalilla. Jos staattinen tai sähkövirta jää jäljelle, varaus virtaa alas sarjan ulkokuorta.
Suojavaatteet ovat välttämättömiä korkeajännitelinjojen kanssa työskennellessä. Jopa jännitteettöminä ne säilyttävät vaarallisen staattisen varauksen useiden kilometrien sähköjohtojen takia.
Viihteen maailmassa
Lavalla värikkäästi esillä oleva CF-efekti on erittäin näyttävä. Tässä tapauksessa ei usein käytetä yksinkertaista häkkiä, vaan näennäisesti painotonta karkeasta verkosta valmistettua kuorta tai jopa erikoissuunniteltua pukua, joka muistuttaa tavallisia vaatteita. Tällöin virtaa syötetään mahdollisimman tehokkaasti esimerkiksi Tesla-käämeillä tai vastaavilla sähköstaattisesta generaattorista varauksen luovilla laitteilla.
Faradayn häkin tekeminen omin käsin
Arjessa kotitekoisen CF:n valmistaminen voi olla tarpeen gadgetien "piilottamiseksi" erilaisten aaltojen vaikutukselta, jotka voivat aiheuttaa häiriöitä herkässä elektronisessa "täytteessä".
Esimerkki tällaisesta mallista on tietyllä tavalla viimeistelty vanerilaatikko. Koska vaneri toimii eristekerroksena, sen tulee olla täysin puhdasta ja kuivaa. Voit koota laatikon omin käsin tai ottaa sen valmiiksi - tärkeintä on, että se kootaan ilman naulojen tai muiden metallikiinnikkeiden käyttöä. Kokoonpano suoritetaan useissa vaiheissa:
- Elintarvikefolio jaetaan segmentteihin vaneriseinien tai niiden aihioiden koon mukaan.
- Tulevan laatikon pinnat on leikattu foliolla ulkopuolelta. Tässä tapauksessa sen kiiltävä puoli tulee kääntää ulospäin.
- Seinät kiinnitetään sisäpuolelta teipillä ja laatikon pohjalle on asetettu pari hiirimattoa.
- Tarkastetaan huolellisesti, että kannen suljetussa asennossa kalvokerros muodostaa jatkuvan kuoren ilman pienimpiä rakoja ja murtumia.
Toinen vaihtoehto olettaa, että tee-se-itse-metallisäiliö (pannu, laatikko, laatikko jne.) toimii Faradayn häkin perustana, jonka sisällä eristys on valmistettu pahvista, samasta vanerista tai muusta materiaalista. Kannen tiukan istuvuuden kunto tässä mallissa ei ole yhtä tärkeä kuin edellä kuvatun kannen kohdalla.
Pitääkö minun tehdä maadoitus
CF:n maadoituksen tarpeesta ei ole yksimielisyyttä. Suuret rakenteet ja ne, joihin erityisen voimakas sähköpurkaus voi vaikuttaa, on maadoitettava.
Maadoitus tietysti suojaa hätätilanteilta, kun kertynyt voimakas varaus voi "murtautua" ilman läpi ja osua lähellä olevaan esineeseen tai henkilöön.
Kotitekoisen Faradayn häkin testaus
Faradayn häkin periaatteen testaamiseksi käytännössä on kätevintä käyttää kompaktia akkukäyttöistä radiota. Se on kytkettävä päälle suurimmalla äänenvoimakkuudella ja viritettävä tehokkaimmalle saatavilla olevalle FM-kanavalle. Jos solu toimii, siinä oleva radio vaimennetaan.
Jos vastaanotin on ainakin vähän, mutta kuuluva, se tarkoittaa, että sataprosenttista suojausta ei voitu saavuttaa ja johtavassa kerroksessa on etsittävä aukkoja.
Soveltuu itse kootun kameran ja matkapuhelimen testaukseen. Sisään päästyään se lakkaa vastaanottamasta signaaleja tukiasemilta, eli kun soitat sille, kuulet vastaavan viestin matkapuhelinoperaattorin automaattiselta informaattorilta.
Samanlaisia artikkeleita:
