Клетка Фарадея — что это такое и как работает? / iTCrumbs.ru
- Что такое клетка Фарадея?
- Как построить клетку Фарадея?
- Клетка Фарадея на практике
Физика в школе обычно не входит в число предметов, которые нравятся ученикам, потому что требует запоминания сложных закономерностей, процессов и вычислений. Неудивительно, что после школы о ней почти никто не помнит и большая часть знаний быстро забывается. Так почему же клетка Фарадея настолько популярна и часто упоминается в сети?
Что такое клетка Фарадея?
Клетку Фарадея изобрел, как ни странно, Майкл Фарадей, блестящий английский физик и химик, который также является первооткрывателем явления электромагнитной индукции, отцом электродвигателя и изобретателем генератора. Он создал клетку в 1836 году, чтобы продемонстрировать феномен полого объекта, окруженного токопроводящим материалом, «защищающего себя» от проникновения электростатического поля.
Как известно, электрический потенциал на поверхности проводника должен быть везде одинаковым, поэтому в случае появления воздействующего на него внешнего поля, заряды на объекте перемещаются таким образом, чтобы его уравновесить. В результате отрицательно заряженные электроны распространяются по поверхности клетки неравномерно, но «плюсовое» поле нейтрализует его влияние и не позволяет ему проникнуть внутрь. На практике это означает, что мобильный телефон, помещенный внутрь клетки потеряет соединение с сетью.
Клетка Фарадея представляла собой комнату, покрытую металлической фольгой, которую ученый предварительно наэлектризовал. Внутри был установлен электроскоп, измерения которого показали или, вернее, не показали наличие какого-либо заряда. Эксперимент Фарадея до сих пор является самым популярным в физике.
Как построить клетку Фарадея?
Клетку Фарадея очень легко сделать самостоятельно. Ее самой примитивной формой является простая алюминиевая фольга, в которую можно обернуть телефон и, тем самым, полностью отрезать его от сети.
Также для этой цели можно использовать металлические ящики, посуду или урны. По сути, любой металлический предмет будет полноценной клеткой Фарадея.
Однако наиболее зрелищное и познавательное действие клетки можно увидеть на научных выставках. Некоторые из них настолько большие, что участники эксперимента могут войти внутрь и понаблюдать за эффектом на своих собственных устройствах.
Возможно, Вы бы хотели читать нас чаще, тогда вот наш Telegram
Клетка Фарадея на практике
Настоящие клетки Фарадея используются в больницах — они изолируют оборудование, предназначенное для выполнения магнитно-резонансной томографии, от воздействия внешних электромагнитных факторов. По той же причине эти устройства используются и в некоторых лабораториях.
Клетки Фарадея также применяются политиками и военными. В службах каждой страны есть специально подготовленные помещения, перекрывающие доступ к любым беспроводным сетям. Маленькие клетки Фарадея можно найти даже в кошельках.
Они предназначены для защиты бесконтактных карт, оснащенных модулем RFID. И, конечно же, нельзя отрицать, что самая популярная клетка Фарадея в наши дни — это шапочка из фольги, которая защищает людей от «смертельной радиации 5G».
Добавьте «Нескучные технологии» в избранные источники
Читайте так же:
Владелец бара в Англии установил клетку Фарадея для блокирования сотовой связи в заведении / Хабр
Он решил вернуть посетителям радость общения друг с другом
Владелец коктейль-бара в Восточном Суссексе несколько лет наблюдал за тем, как его клиенты практически не общаются друг с другом, утыкаясь в дисплей телефона сразу по приходу в заведение. Даже дружные компании превращались в сборище одиночек после того, как из карманов и сумок доставались телефоны.
Стив Тайлер (Steve Tyler), так зовут владельца бара, решил вернуть старые добрые времена. Для этого он установил в стенах и потолке бара металлическую сеть, которая блокирует сигнал сотовой вышки, не давая ему пройти дальше.
То, что установил владелец бара, называется клетка Фарадея. Это система, изобретённая английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1836 году для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей. Обычно такая система представляет собой заземлённую клетку, выполненную из хорошо проводящего материала.
Защищает она лишь от электрического поля, статическое магнитное поле внутрь клетки проникает. В области высоких частот действие такого экрана основано на отражении электромагнитных волн от поверхности экрана и затухании высокочастотной энергии в его толще вследствие тепловых потерь на вихревые токи.
Клетка, которую создал Тайлер, по его собственным словам не является идеальной.
Она состоит из серебряной фольги и медной проволочной сети. И хотя надежность системы не 100%, посетители все же потеряли возможность общаться по телефонам. Вместо этого, как утверждает Тайлер, они начали разговаривать друг с другом.
Такой способ блокирования сигнала сотовых и беспроводных сетей Тайлер выбрал потому, что системы подавления сотовой связи, называемые обычно «глушилками» незаконны. Запрещены они не только в Великобритании, но и США. Не так давно Федеральная комиссия по связи (FCC) наказала жителя штата Флорида, США, который использовал мощную глушилку сотовой связи на дороге. Он прятал устройство под сиденьем своего автомобиля Toyota Highlander.
В этом же году 63-летнего жителя Чикаго осудили и приговорили к штрафу за использование такого устройства в поезде с 2014 года. Ловить его пришлось дольше, чем Хамфриса. А проблема заключалась в том, что владелец глушилки мог глушить не только бытовые разговоры людей, но и звонки в службу спасения и полицию. Подозреваемого обнаружили, когда он заглушил связь на телефоне находящегося рядом сотрудника полиции в штатском.
Можно было бы ожидать, что люди будут жаловаться на владельца бара, где заведомо нельзя использовать телефон. Но нет, единственная жалоба поступила от человека, который заметил, что его телефон работает. И его пересадили за другой столик, где сигнал полностью блокировался. По мнению Тайлера, установка клетки Фарадея не запрещена законом. Это пассивный, а не активный способ подавления сотового сигнала. Слова Тайлера подтверждает представитель компании Ofcom: «В отличие от глушителей, клетка Фарадея пассивна, хотя и влияет на прием сигнала».
«Мобильные телефоны стали частью нашей жизни, и если мы идем в бар, клуб или другое место, мы часто берем с собой сотовые. Но телефоны — асоциальный фактор», — говорит Стив Тайлер.
На столиках установлены ретро-телефоны, по которым клиенты могут сделать заказ или пообщаться с другими клиентами заведения.
Что такое клетка Фарадея?
Клетка Фарадея в действии, благодаря которой люди защищены от электрической дуги.
(Изображение предоставлено Антуаном Тавено/CC BY 3.0)
Клетка Фарадея представляет собой защитный кожух, который предотвращает проникновение и выход определенных типов электромагнитного излучения , согласно Лаборатории магнитного поля Университета штата Флорида . Клетка, впервые изобретенная в 19 веке, имеет ряд практических применений, а также несколько забавных применений.
Мы довольно регулярно используем клетки Фарадея в таких местах, как больницы и даже на вашей кухне. Некоторые клетки Фарадея лучше других, но все они работают по одним и тем же принципам.
Вот что такое клетка Фарадея, как она работает и как мы используем ее в повседневной жизни.
Похожие: Кто изобрел лампочку?
Как работает клетка Фарадея?
Клетка Фарадея представляет собой контейнер или экран, который блокирует электромагнитное излучение со всего электромагнитного спектра, например радиоволн и микроволн , по данным Университета штата Флорида.
Он работает по тому принципу, что когда электромагнитное поле сталкивается с чем-то, что может проводить электричество, заряды остаются снаружи проводника, а не перемещаются внутри.
В более практическом смысле это означает, что клетка, изготовленная из материала, который может проводить электричество, будет препятствовать прохождению определенного электромагнитного излучения. Это относится как к постоянным, так и к статические электрические поля и изменяющиеся или нестатические электрические поля.
Кто изобрел клетку Фарадея?
Майкл Фарадей изобрел клетку Фарадея в 1836 году. (Изображение предоставлено Getty Images) 19 века, основанный на работе американского ученого Бенджамина Франклина в предыдущем веке.
В 1755 году Франклин понял, что, когда он опускал пробковый шарик на шелковой нити в металлическую банку, через которую проходил электрический заряд, пробковый шарик не электризовался при опускании на дно банки, согласно Национальный архив (открывается в новой вкладке).
Позже, в январе 1836 года, Фарадей перешел в театр Королевского института в Лондоне, где он работал в подвале, как сообщает The Guardian . Внутри театра он построил 12-футовый куб с деревянным каркасом на четырех стеклянных опорах. Бумажные стенки куба он обклеил металлической фольгой. А затем, по-видимому, он вошел внутрь, использовал электростатический генератор, чтобы взорвать комнату электричеством, и почти прожил там два дня. Внутри коробки Фарадей обнаружил то, о чем он подозревал все это время: электричество — это сила, а не материальная жидкость, которая течет по проводам, как вода по трубе, как считалось в то время, сообщил Королевский институт . .
Внутри «клетки» электроскоп Фарадея не обнаружил электричества; По данным Университета штата Флорида, только металлическая фольга, окружающая комнату, проводила электричество, что демонстрирует концепцию клетки Фарадея.
Из чего сделаны клетки Фарадея?
Клетка Фарадея может быть изготовлена из любого материала, проводящего электричество.
Это может быть проволочная сетка, металлические листы или мотки проволоки.
Они могут быть любой формы, например, в виде коробки, сферы или цилиндра, и любого размера, от очень маленького до очень большого. Что-то простое, как 9По данным Университета штата Флорида, алюминиевая фольга 0003 может обеспечить внешний вид клетки.
Внешнее покрытие, или проводник, может быть очень тонким, как фольга, но его утолщение обеспечит дополнительную защиту от более мощных электрических полей.
Какие есть примеры клеток Фарадея?
Клетки Фарадея могут быть как сложными, так и чрезвычайно простыми; они могут варьироваться от размера обувной коробки до целого здания. Оберните свой телефон пластиком, а затем окружите его, например, алюминиевой фольгой, и это импровизированная клетка Фарадея.
Если у вас на кухне есть микроволновая печь, то она сама по себе является своего рода клеткой Фарадея, удерживающей микроволны внутри машины, чтобы они нагревали пищу и не выходили наружу, согласно журналу Physics Education (открывается в новой вкладке).
В более широком масштабе сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ) в медицинских учреждениях используют клетки Фарадея для предотвращения проникновения радиосигналов в комнату и помех для оборудования, что, по словам производителей МРТ-сканеров, EEP (откроется в новой вкладке).
Является ли автомобиль клеткой Фарадея?
Вроде. Если молния ударит в ваш автомобиль, внешний вид автомобиля, скорее всего, защитит вас от связанных с этим электрических зарядов, поскольку его внешний вид может проводить электричество.
Резиновые шины автомобиля позволяют электричеству от удара молнии проходить в землю, снимая заряд с автомобиля, согласно Encyclopedia Britannica .
Автомобили, однако, не являются идеальными примерами клеток Фарадея. Если во время удара молнии вы касались какого-либо металла, соединенного с внешней частью автомобиля, последствия могут быть чрезвычайно опасными. Вы также можете получать сигнал на свой телефон, например, находясь в машине, что означает, что некоторое электромагнитное излучение может проникать внутрь и наружу.
Клетка Фарадея может защитить от удара молнии или чего-то похуже — вроде ЭМИ или солнечной вспышки. (Изображение предоставлено Getty Images)
(открывается в новой вкладке)
Нужно ли заземлять клетку Фарадея?
Заземление клетки Фарадея, то есть обеспечение выхода электрического заряда снаружи, важно с точки зрения безопасности, но для работы клетки Фарадея это не обязательно.
Без заземления электрический заряд останется снаружи клетки Фарадея. Если бы вы коснулись его, это могло бы позволить заряду пройти в вас, что было бы очень опасно.
Заземление клетки обеспечивает выход заряда. Это может быть провод для снятия заряда или что-то столь же простое, как шины на автомобиле, подключенном к дороге.
Являются ли клетки Фарадея незаконными?
Не совсем так. По большей части они хороши, и их можно увидеть в самых разных условиях, как мы объясняли ранее.
Однако в некоторых странах, таких как Великобритания, запрещено использование глушителей для блокирования сигналов, например, с телефона.
Хотя клетки Фарадея технически законны, их использование в таком сценарии может быть сомнительным, по мнению Великобритании.0003 Управление связи (Ofcom) (открывается в новой вкладке).
В 2016 году, например, бар в Великобритании использовал клетку Фарадея, чтобы блокировать сигналы мобильных телефонов, чтобы клиенты не могли смотреть в свои телефоны; они создали клетку Фарадея, установив сетку из медной проволоки в потолок бара и металлическую фольгу в стены, сообщает NPR .
Блокируют ли клетки Фарадея Wi-Fi?
Да, если вы окружите свой интернет-роутер клеткой Фарадея, он больше не сможет передавать электромагнитное излучение наружу, блокируя вам доступ в интернет, согласно Популярная механика (открывается в новой вкладке).
Хотя это может быть интересным экспериментом, нет никаких практических причин для этого — если, как в случае с определенным баром, вы просто не хотите, чтобы люди в вашем доме перестали пользоваться своими телефонами.
Связанный: Сеть 5G: как это работает и опасно ли это?
Защитит ли клетка Фарадея от ЭМИ?
Электромагнитный импульс (ЭМИ) — оружие, предназначенное для нейтрализации электронного оборудования путем использования мощного электрического поля для создания коротких замыканий в таком оборудовании, согласно Департамент здравоохранения штата Вашингтон (открывается в новой вкладке).
Клетка Фарадея могла бы предотвратить такое нападение. Однако, учитывая силу электрического поля, связанного с ЭМИ, такая клетка должна быть как можно более водонепроницаемой, с толстыми проводящими стенками и без отверстий, которые могут пропустить внутрь заряд.
В то время как ЭМИ могут быть результатом действия оружия, естественные явления, такие как солнечные вспышки на нашем Солнце, также могут генерировать их, что делает клетки Фарадея потенциально полезным инструментом для защиты нас от таких явлений.
Дополнительные ресурсы
- Майкл Фарадей: жизнь от начала до конца (биографии изобретателей) (открывается в новой вкладке)
- Невидимая радуга: история электричества и жизни (открывается в 4 новая вкладка)
- The Story of Benjamin Franklin: A Biography Book for New Readers (The Story of: A Biography Series for New Readers)
Джонатан О’Каллаган — внештатный космический и научный журналист из Великобритании.
Он специализируется на освещении коммерческих космических полетов, освоении космоса и астрофизики, а также освещает широкий круг научных вопросов, от CRISPR до изменения климата. Работы Джонатана публиковались в журналах Scientific American, Nature, New Scientist, The New York Times, Quanta, Forbes, Wired и многих других изданиях. Он также выступал на телевидении и радио в качестве эксперта по космосу для BBC и других организаций.
Что такое клетка Фарадея?
Клетка Фарадея в действии, благодаря которой люди защищены от электрической дуги. (Изображение предоставлено Антуаном Тавено/CC BY 3.0)Клетка Фарадея представляет собой защитный кожух, который предотвращает проникновение и выход определенных типов электромагнитного излучения , согласно Лаборатории магнитного поля Университета штата Флорида . Клетка, впервые изобретенная в 19 веке, имеет ряд практических применений, а также несколько забавных применений.
Мы довольно регулярно используем клетки Фарадея в таких местах, как больницы и даже на вашей кухне.
Вот что такое клетка Фарадея, как она работает и как мы используем ее в повседневной жизни.
Похожие: Кто изобрел лампочку?
Как работает клетка Фарадея?
Клетка Фарадея представляет собой контейнер или экран, который блокирует электромагнитное излучение со всего электромагнитного спектра, например радиоволн и микроволн , по данным Университета штата Флорида.
Он работает по тому принципу, что когда электромагнитное поле сталкивается с чем-то, что может проводить электричество, заряды остаются снаружи проводника, а не перемещаются внутри.
В более практическом смысле это означает, что клетка, изготовленная из материала, который может проводить электричество, будет препятствовать прохождению определенного электромагнитного излучения. Это относится как к постоянным, так и к статические электрические поля и изменяющиеся или нестатические электрические поля.
Кто изобрел клетку Фарадея?
Майкл Фарадей изобрел клетку Фарадея в 1836 году. (Изображение предоставлено Getty Images) 19 века, основанный на работе американского ученого Бенджамина Франклина в предыдущем веке.
В 1755 году Франклин понял, что, когда он опускал пробковый шарик на шелковой нити в металлическую банку, через которую проходил электрический заряд, пробковый шарик не электризовался при опускании на дно банки, согласно Национальный архив (открывается в новой вкладке).
Позже, в январе 1836 года, Фарадей перешел в театр Королевского института в Лондоне, где он работал в подвале, как сообщает The Guardian . Внутри театра он построил 12-футовый куб с деревянным каркасом на четырех стеклянных опорах. Бумажные стенки куба он обклеил металлической фольгой. А затем, по-видимому, он вошел внутрь, использовал электростатический генератор, чтобы взорвать комнату электричеством, и почти прожил там два дня. Внутри коробки Фарадей обнаружил то, о чем он подозревал все это время: электричество — это сила, а не материальная жидкость, которая течет по проводам, как вода по трубе, как считалось в то время, сообщил Королевский институт .
.
Внутри «клетки» электроскоп Фарадея не обнаружил электричества; По данным Университета штата Флорида, только металлическая фольга, окружающая комнату, проводила электричество, что демонстрирует концепцию клетки Фарадея.
Из чего сделаны клетки Фарадея?
Клетка Фарадея может быть изготовлена из любого материала, проводящего электричество. Это может быть проволочная сетка, металлические листы или мотки проволоки.
Они могут быть любой формы, например, в виде коробки, сферы или цилиндра, и любого размера, от очень маленького до очень большого. Что-то простое, как 9По данным Университета штата Флорида, алюминиевая фольга 0003 может обеспечить внешний вид клетки.
Внешнее покрытие, или проводник, может быть очень тонким, как фольга, но его утолщение обеспечит дополнительную защиту от более мощных электрических полей.
Какие есть примеры клеток Фарадея?
Клетки Фарадея могут быть как сложными, так и чрезвычайно простыми; они могут варьироваться от размера обувной коробки до целого здания.
Оберните свой телефон пластиком, а затем окружите его, например, алюминиевой фольгой, и это импровизированная клетка Фарадея.
Если у вас на кухне есть микроволновая печь, то она сама по себе является своего рода клеткой Фарадея, удерживающей микроволны внутри машины, чтобы они нагревали пищу и не выходили наружу, согласно журналу Physics Education (открывается в новой вкладке).
В более широком масштабе сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ) в медицинских учреждениях используют клетки Фарадея для предотвращения проникновения радиосигналов в комнату и помех для оборудования, что, по словам производителей МРТ-сканеров, EEP (откроется в новой вкладке).
Является ли автомобиль клеткой Фарадея?
Вроде. Если молния ударит в ваш автомобиль, внешний вид автомобиля, скорее всего, защитит вас от связанных с этим электрических зарядов, поскольку его внешний вид может проводить электричество.
Резиновые шины автомобиля позволяют электричеству от удара молнии проходить в землю, снимая заряд с автомобиля, согласно Encyclopedia Britannica .
Автомобили, однако, не являются идеальными примерами клеток Фарадея. Если во время удара молнии вы касались какого-либо металла, соединенного с внешней частью автомобиля, последствия могут быть чрезвычайно опасными. Вы также можете получать сигнал на свой телефон, например, находясь в машине, что означает, что некоторое электромагнитное излучение может проникать внутрь и наружу.
Клетка Фарадея может защитить от удара молнии или чего-то похуже — вроде ЭМИ или солнечной вспышки. (Изображение предоставлено Getty Images)
(открывается в новой вкладке)
Нужно ли заземлять клетку Фарадея?
Заземление клетки Фарадея, то есть обеспечение выхода электрического заряда снаружи, важно с точки зрения безопасности, но для работы клетки Фарадея это не обязательно.
Без заземления электрический заряд останется снаружи клетки Фарадея. Если бы вы коснулись его, это могло бы позволить заряду пройти в вас, что было бы очень опасно.
Заземление клетки обеспечивает выход заряда. Это может быть провод для снятия заряда или что-то столь же простое, как шины на автомобиле, подключенном к дороге.
Являются ли клетки Фарадея незаконными?
Не совсем так. По большей части они хороши, и их можно увидеть в самых разных условиях, как мы объясняли ранее.
Однако в некоторых странах, таких как Великобритания, запрещено использование глушителей для блокирования сигналов, например, с телефона. Хотя клетки Фарадея технически законны, их использование в таком сценарии может быть сомнительным, по мнению Великобритании.0003 Управление связи (Ofcom) (открывается в новой вкладке).
В 2016 году, например, бар в Великобритании использовал клетку Фарадея, чтобы блокировать сигналы мобильных телефонов, чтобы клиенты не могли смотреть в свои телефоны; они создали клетку Фарадея, установив сетку из медной проволоки в потолок бара и металлическую фольгу в стены, сообщает NPR .
Блокируют ли клетки Фарадея Wi-Fi?
Да, если вы окружите свой интернет-роутер клеткой Фарадея, он больше не сможет передавать электромагнитное излучение наружу, блокируя вам доступ в интернет, согласно Популярная механика (открывается в новой вкладке).
Хотя это может быть интересным экспериментом, нет никаких практических причин для этого — если, как в случае с определенным баром, вы просто не хотите, чтобы люди в вашем доме перестали пользоваться своими телефонами.
Связанный: Сеть 5G: как это работает и опасно ли это?
Защитит ли клетка Фарадея от ЭМИ?
Электромагнитный импульс (ЭМИ) — оружие, предназначенное для нейтрализации электронного оборудования путем использования мощного электрического поля для создания коротких замыканий в таком оборудовании, согласно Департамент здравоохранения штата Вашингтон (открывается в новой вкладке).
Клетка Фарадея могла бы предотвратить такое нападение. Однако, учитывая силу электрического поля, связанного с ЭМИ, такая клетка должна быть как можно более водонепроницаемой, с толстыми проводящими стенками и без отверстий, которые могут пропустить внутрь заряд.
В то время как ЭМИ могут быть результатом действия оружия, естественные явления, такие как солнечные вспышки на нашем Солнце, также могут генерировать их, что делает клетки Фарадея потенциально полезным инструментом для защиты нас от таких явлений.
