Клетку фарадея. Клетка Фарадея: принцип работы, применение и история изобретения

Что такое клетка Фарадея и как она работает. Кто изобрел клетку Фарадея и когда. Из каких материалов изготавливают клетки Фарадея. Где применяются клетки Фарадея в современном мире. Защищает ли клетка Фарадея от ЭМП.

Содержание

Что такое клетка Фарадея и как она работает

Клетка Фарадея представляет собой замкнутое пространство, экранированное проводящим материалом, которое блокирует электромагнитные поля. Принцип ее работы основан на том, что при воздействии внешнего электромагнитного поля на проводящую оболочку клетки, в ней происходит перераспределение зарядов таким образом, что они компенсируют внешнее поле внутри клетки.

Основные особенности клетки Фарадея:

Блокирует как статические, так и переменные электромагнитные поля
Может иметь любую форму — куб, сфера, цилиндр и т.д.
Изготавливается из любых проводящих материалов — металлическая сетка, фольга, листовой металл
Эффективность экранирования зависит от толщины и проводимости материала
Размеры могут варьироваться от небольшой коробки до целого помещения

История изобретения клетки Фарадея

Клетка Фарадея была изобретена английским физиком Майклом Фарадеем в 1836 году. Однако еще в 1755 году американский ученый Бенджамин Франклин заметил, что электрический заряд распределяется только по внешней поверхности проводящего тела.

Основные этапы создания клетки Фарадея:

1755 г. — опыты Франклина с металлической банкой и пробковым шариком
Январь 1836 г. — Фарадей строит первую клетку в виде деревянного куба с металлической фольгой
1836-1838 гг. — Фарадей проводит эксперименты и публикует результаты исследований
1843 г. — опыт с «ледяным ведром», подтверждающий принцип работы клетки

Из каких материалов изготавливают клетки Фарадея

Для создания клетки Фарадея могут использоваться различные проводящие материалы:

Металлическая сетка (медная, стальная, алюминиевая)

Листовой металл
Металлическая фольга
Токопроводящая ткань
Металлизированная пленка

Какой материал выбрать для клетки Фарадея? Это зависит от требуемой эффективности экранирования, частотного диапазона и других факторов. Толстый металлический лист обеспечит максимальную защиту, но будет тяжелым и дорогим. Металлическая сетка или фольга подойдут для менее критичных применений.

Области применения клеток Фарадея

Клетки Фарадея находят широкое применение в различных сферах:

Медицина

В медицине клетки Фарадея используются для защиты чувствительного диагностического оборудования от электромагнитных помех. Например, комнаты для МРТ-сканеров часто представляют собой большие клетки Фарадея, предотвращающие проникновение внешних радиосигналов.

Промышленность

На производстве клетки Фарадея применяются для:

Защиты электронного оборудования от помех
Экранирования высоковольтных установок
Создания безэховых камер для тестирования антенн и радиооборудования

Бытовая техника

Микроволновая печь является примером бытового применения клетки Фарадея — металлический корпус не позволяет микроволновому излучению выходить наружу.

Защищает ли клетка Фарадея от электромагнитного импульса

Клетка Фарадея способна обеспечить защиту от электромагнитного импульса (ЭМИ), однако эффективность зависит от ряда факторов:

Мощности ЭМИ
Толщины и проводимости материала клетки
Наличия щелей и отверстий в конструкции
Заземления клетки

Для надежной защиты от мощного ЭМИ клетка Фарадея должна быть изготовлена из толстого проводящего материала, не иметь зазоров и быть правильно заземлена. Такие клетки могут защитить электронное оборудование от воздействия как искусственных, так и естественных ЭМИ, например, от солнечных вспышек.

Законность использования клеток Фарадея

В большинстве случаев использование клеток Фарадея является законным. Однако существуют некоторые ограничения:

В ряде стран запрещено намеренное глушение сигналов сотовой связи
Использование клеток Фарадея не должно нарушать права других людей
Применение для незаконного перехвата или блокирования коммуникаций может быть противозаконным

Перед использованием клетки Фарадея в коммерческих или общественных целях рекомендуется ознакомиться с местным законодательством. В целом же, применение клеток Фарадея для защиты оборудования или в научных целях является абсолютно законным.

Заземление клетки Фарадея — нужно ли это

Вопрос о необходимости заземления клетки Фарадея вызывает много споров. Давайте разберемся:

Строго говоря, для работы клетки Фарадея заземление не требуется. Однако на практике заземление может повысить эффективность экранирования и безопасность использования клетки:

Заземление отводит накопленные на поверхности клетки заряды
Уменьшает вероятность пробоя при воздействии сильных полей
Повышает безопасность при случайном контакте с клеткой

В большинстве случаев рекомендуется заземлять клетку Фарадея, особенно если она используется для защиты от сильных электромагнитных полей или высоких напряжений. Для бытовых применений, например, в случае с микроволновой печью, специальное заземление не требуется.

Клетка Фарадея. Работа и применение. История и особенности

Клетка Фарадея или «щит Фарадея» — это замкнутое пространство для предотвращения прохождения электромагнитных полей. Клетка изготавливается из токопроводящего сплошного материала или токопроводящей сетки, обычно ее еще и заземляют. Названа она так по имени английского ученого Майкла Фарадея, изобретшего ее в 1836 году.

В 1836 году Фарадей заметил, что избыточный заряд на заряженном проводнике локализуется лишь на его внешней стороне и не оказывает никакого влияния на предметы внутри. Для демонстрации этого факта он оборудовал комнату, покрытую металлической пленкой, и подавал на внешнюю сторону комнаты высоковольтный заряд от электростатического генератора.

Для доказательства отсутствия электрических зарядов на внутренних сторонах стен комнаты Фарадей использовал электроскоп. Электроскоп внутри комнаты, либо при подсоединении его к внутренней поверхности, фиксировал отсутствие заряда, в то время как у электроскопа, подсоединенного к наружной поверхности, листочки расходились.

Для демонстрации эффекта выталкивания поля в клетку помещались небольшие животные. При подведении к ней мощного электрического заряда от электростатического генератора, заряд не причинял животным никакого вреда, поскольку стекал по ее поверхности.

Хотя проявление этого эффекта было приписано знаменитому эксперименту с цилиндром Фарадея (или «ведерком со льдом»), проведенном Майклом Фарадеем в 1843 году, наблюдал феномен еще в 1755 году американский ученый Бенджамин Франклин. Опыт заключался в том, что Франклин опускал подвешенный на шелковой нити незаряженный пробковый шарик через отверстие в заряженную металлическую банку. По его словам, «пробка не притягивалась к внутренним стенкам банки, как она притягивалась к наружным. Хотя пробка была опущена до дна банки, по вытаскиванию из нее она оказалась незаряженной вследствие касания, что наблюдалось, когда пробка касалась наружной стороны банки». Этот эффект также был открыт задолго до Фарадея итальянским физиком Джованни Батиста Беккариа.

Принцип действия

Принцип действия клетки заключается в том, что внешнее электрическое поле приводит к перераспределению свободных электронов в токопроводящем материале клетки таким образом, что противоположные стороны клетки заряжаются. Их поле компенсирует внешнее поле, и внутри поле отсутствует. Этот принцип лучше всего понимается, если клетку представить идеальным полым проводником. Перераспределение зарядов вызывает в проводнике электрический ток, который прекращается, когда внешнее электрическое поле компенсируется.

Экранирующее действие замкнутых металлических оболочек было теоретически предсказано в 1813 году французским математиком и физиком Симеоном Дени Пуассоном. Позднее, в 1828 году, английским математиком и физиком Джорджем Грином. Предсказание ученых основывалось на том, что внутри замкнутой металлической оболочки электрический потенциал постоянен, следовательно, напряженность электрического поля равна нулю, что и является доказательством ее экранирующих свойств.

Клетка Фарадея не в состоянии оградить внутреннее пространство от постоянного либо медленно меняющегося магнитного поля, например, поля земного магнетизма (компас внутри клетки продолжает правильно показывать на Север). Но, поскольку переменное магнитное поле создается переменным электрическим полем, а переменное электрическое поле в клетку не проникает, то не проникает в нее и переменное магнитное поле. Следовательно, клетка защищает находящиеся в ней объекты (и человека) от действия электромагнитных волн. Для экранирования высокочастотного излучения размер ячейки клетки должен быть меньше длины волны излучения.

Эффективность экранирования статического электрического поля зависит от формы токопроводящего материала. В случае изменяющегося электрического поля, и при наличии сопутствующего изменяющегося магнитного поля, чем быстрее эти изменения (т.е. чем выше частота), тем лучше материал сопротивляется проникновению поля. С другой стороны, с повышением частоты поле лучше проникает через сетку с заданным размером ячеек. В этом случае экранирование зависит от электрической проводимости материала клетки, а также его толщины.

Если заряд помещается внутри незаземленной клетки, ее внутренняя поверхность заряжается (аналогично описанному выше процессу с внешним зарядом). Клетка Фарадея блокирует исходящие из нее электромагнитные волны в меньшей степени, чем входящие, и, таким образом, прибор слежения, или «маячок», особенно работающий на высокой частоте, может «пробить» поверхность клетки, работая изнутри.

Лифты и прочие помещения с металлическими проводящими каркасами и стенками могут приводить к пропаже сигнала и появлению «мертвых зон» для пользователей сотовых телефонов, раций, и прочих электронных устройств, принимающих внешние радиосигналы.

Для экранирования излучения работающего внутри микроволновой печи магнетрона с длиной волны порядка 12 см корпус печи выполнен из сплошного металла (нержавеющей стали). Прозрачное окно дверки представляет собой пакет из стеклянных или пластмассовых пластин с обязательным металлическим перфорированным листом между ними. Диаметр отверстий в листе не выше 1-3 мм, что полностью исключает выход излучения из микроволновой печи. Отсутствие просачивания излучения через щель между дверкой и камерой обеспечивается особой конструкцией щели с размерами, подобранными под длину волны излучения.

Ошибкой будет считать, что клетка Фарадея обеспечивает полное блокирование радиосигнала или его подавление. Степень ослабления клеткой излучаемого или принимаемого, радио- или телевизионного сигнала зависит от формы электромагнитной волны, ее частоты и расстояния до приемника/передатчика. Также их чувствительности и излучаемой мощности. Клетка с ограждением из прочного стального листа обеспечивает лучшее подавление, чем выполненная из сетки.

Применение

Ниже приведен ряд примеров использования клетки и схожих устройств для защиты людей и оборудования.

Из этих примеров видно, что предсказанное свыше 200 лет назад явление, широко популяризированное Майклом Фарадеем. Повсеместно используется в науке, технике, и даже взято на вооружение криминальным миром, при этом успело обрасти множеством мифов. Один из мифов, отраженный в фильме об информаторе Сноудене, заключается в том, что микроволновая печь полностью блокирует излучение мобильного телефона. Это не так, частота передачи данных стандарта мобильной связи GSM отличается от частоты магнетрона микроволновки, и щель между корпусом и дверкой становится прозрачной для сигнала сотовой связи. Т.е. микроволновая печь не является клеткой Фарадея в полном смысле этого понятия – в настоящей клетке никаких щелей быть не должно. По этой же причине не блокирует помещенный внутрь мобильный телефон камера холодильника.

Клетки Фарадея

Производство клеток Фарадея высшего качества

Компания Wave успешно специализируется на комплексном обустройстве МРТ-отделений — проектировании, производстве и монтаже клеток Фарадея, систем вентиляции и кондиционирования МРТ, РЧ-дверей и окон, фальшь-полов, систем аварийного выброса гелия, а также установке оборудования, необходимого для МРТ-диагностики.

В комплекс услуг по изготовлению индивидуальных клеток Фарадея входят:

разработка проекта, оптимально соответствующего эксплуатационным нормам;
производство клетки (РЧ кабины) и ее монтаж;
разгрузка и установка оборудования магнитно-резонансной томографии;
производство и монтаж системы аварийного выброса гелия;
замеры аттенюации электромагнитных волн;
обустройство фальш-полов в технических помещениях МРТ-отделения;
проектирование, производство, установка экранирующих дверей и окон.

При проектировании клетки Фарадея учитываются пожелания заказчиков к цветовому решению финишной отделки помещений: мы предлагаем на выбор широкую гамму.

Преимущество клеток Фарадея нашего производства

Индивидуальный проект. Наши специалисты спроектируют клетку Фарадея, идеально соответствующую оборудованию, которое будет использоваться в помещении, и вашим личным пожеланиям к дизайну

Гарантии качества. Профессионализм наших сотрудников, их богатый опыт изготовления и монтажа клеток Фарадея, а также комплексного обустройства отделений МРТ-диагностики позволяют нам успешно воплощать самые сложные проекты

Лучшие материалы. Мы используем проверенные материалы высочайшего качества, прошедшие тщательную проверку

Комплексный подход. Команда специалистов Wave выполнит комплексные работы по обустройству функциональных, удобных, эстетичных, безопасных отделений МРТ-диагностики.

Особенности используемых материалов

Клетки Фарадея нашего производства изготавливаются из немагнитных материалов самого высокого качества.

Конструкция пола обеспечивает надежное экранирование и выдерживает интенсивные нагрузки на протяжении всего срока эксплуатации.

Алюминиевые перфорированные потолки импортного производства за счет особой многослойной конструкции обеспечивают дополнительную акустическую защиту.

Стены клетки Фарадея дополнительно отделываются передовым тепло- и звукоизолирующим материалом — легким, экологичным, негорючим, не впитывающим влагу, надежно защищающим помещение от теплопотерь и шума.
Для обеспечения максимальной освещенности, клетки Фарадея нашего производства оснащаются РЧ-окнами — оконными конструкциями с современным остеклением OptiWhite (страна производства — Япония), устойчивым к механическим повреждениям, волновым колебаниям, перепадам температур, максимально пропускающим световой поток без снижения его интенсивности.

Финишные отделочные материалы для клеток Фарадея представлены у нас в широком спектре цветов и оттенков.

Особенности используемых материалов

Клетки Фарадея нашего производства изготавливаются из немагнитных материалов самого высокого качества.
Конструкция пола обеспечивает надежное экранирование и выдерживает интенсивные нагрузки на протяжении всего срока эксплуатации.

РЧ-двери

эффективность экранирования- 100дБ (10-100MHz)
двойной контур уплотнения
шумопоглощение до 40 STS

Заказать РЧ-дверь

РЧ-двери

эффективность экранирования- 100дБ (10-100MHz)
двойной контур уплотнения
шумопоглощение до 40 STS

Заказать РЧ-дверь

Фальшполы

высокопрочные фальшполы с ПВХ покрытием Lindner
стойки с плавно изменяемой высотой
амортизирующие прокладки

Заказать фальшпол

Фальшполы

высокопрочные фальшполы с ПВХ покрытием Lindner
стойки с плавно изменяемой высотой
Амортизирующие прокладки

Заказать фальшпол

Закатка/Квенч трубы

профессиональное оборудование для закатки МРТ
изготовление квенч труб любой сложности из нержавеющей стали AISI304

Заказать закатку/квенч трубу

Закатка/Квенч трубы

профессиональное оборудование для закатки МРТ
изготовление квенч труб любой сложности из нержавеющей стали AISI304

Заказать закатку/квенч трубу

РЧ-фильтры

• сотовые вентиляционные фильтра
• электрические фильтра
• волноводы

Заказать РЧ-фильтр

РЧ-фильтры

сотовые вентиляционные фильтра
электрические фильтра
волноводы

Заказать РЧ-фильтр

РЧ-окно

эффективность экранирования 100дБ
двойное закаленное стекло Optiwhite
шумопоглощение до 40STS

Заказать РЧ-окно

РЧ-окно

эффективность экранирования 100дБ
двойное закаленное стекло Optiwhite
шумопоглощение до 40STS

Заказать РЧ-окно

РЧ-тестирование

РЧ тестирование от 10Hz до 300MHz
поиск радио-частотных утечек
оценка эффективности экранирования клеток

Заказать РЧ-тестирование

РЧ-тестирование

РЧ тестирование от 10Hz до 300MHz
поиск радио-частотных утечек
оценка эффективности экранирования клеток

Заказать РЧ-тестирование

Мы сделаем для вашего ЛПУ предложение, от которого просто нет смысла отказываться!

Что такое клетка Фарадея?

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

электромагнитного излучения

Лаборатории магнитного поля Университета штата Флорида 9.0006 (откроется в новой вкладке). 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 — это, по сути, контейнер или щит, 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, или статическим , электрическим полям, так и к изменяющимся, или нестатическим, электрическим полям.

Кто изобрел клетку Фарадея?

Майкл Фарадей изобрел клетку Фарадея в 1836 году. (Изображение предоставлено Getty Images) 19го века, опираясь на работу американского ученого Бенджамина Франклина в предыдущем столетии.

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).

Позднее, 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 0005 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 несколько сложными или 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 сканеров МРТ, 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 пропускают электричество от удара молнии 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.

(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.

В 2016 году, например, бар в Великобритании использовал клетку Фарадея, чтобы блокировать сигналы мобильных телефонов, чтобы клиенты не смотрели 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 6 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?

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

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 9.0006 (откроется в новой вкладке). 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 — это, по сути, контейнер или щит, 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, или статическим , электрическим полям, так и к изменяющимся, или нестатическим, электрическим полям.
Кто изобрел клетку Фарадея?
Майкл Фарадей изобрел клетку Фарадея в 1836 году. (Изображение предоставлено Getty Images) 19го века, опираясь на работу американского ученого Бенджамина Франклина в предыдущем столетии.
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).
Позднее, 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 0005 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 несколько сложными или 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 сканеров МРТ, 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 пропускают электричество от удара молнии 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.0005 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 смотрели 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 6 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.

Что такое клетка Фарадея и как она работает

История изобретения клетки Фарадея

Из каких материалов изготавливают клетки Фарадея