19. gadsimta izcilais zinātnieks un izgudrotājs Maikls Faradejs ir pazīstams ar savu aktīvo darbu ar elektrību, elektromagnētisko lauku un ar to saistītām fizikālām parādībām. Viens no nozīmīgākajiem atklājumiem bija aizsargkonstrukcija, ko sauc par Faradeja būru. Tālāk mēs sapratīsim, kas tas ir un kāda ir izgudrojuma praktiskā vērtība.
Saturs
Kas ir Faradeja būris
Faradeja būris ir kaste ar sienām, kas izgatavotas no ļoti vadoša metāla. Dizainam nav nepieciešams ārējs barošanas savienojums, bet, kā likums, tas ir iezemēts. Šūnas fiziskā iedarbība izpaužas ārēja faktora, kas ir elektromagnētiskā starojuma, ietekmē.
Pirmās konstrukcijas, kas demonstrēja ekranēšanas efektu, izskatījās kā parasta šūna, kas deva nosaukumu šai parādībai.Faktiski "kastes" stieples vai perforētās sienas ir ērtas, lai vizuāli kontrolētu objektus vai ierīces, kas atrodas ierobežotā telpā, taču tās var viegli nomainīt pret cietām. Galvenais, lai materiāls būtu vadošs.
Darbības princips
Faradeja būra darbība balstās uz to, ka lādiņš, nonākot vadītājā, tiek sadalīts pa tā virsmu, bet iekšpuse paliek neitrāla. Faktiski visa šūna, kas sastāv no vadoša materiāla, ir viens vadītājs, kura "gali" iegūst pretēju lādiņu. Iegūtā elektriskā strāva rada lauku, kas kompensē ārējās ietekmes. Elektriskā lauka stiprums šādas konstrukcijas iekšējā daļā ir nulle.
Interesanti, ja lauks tiek ģenerēts šūnas iekšpusē, tad arī efekts darbojas. Tomēr šajā scenārijā lādiņš tiks sadalīts pa režģa iekšējo virsmu vai citu vadošu plakni un nespēs iekļūt ārpusē.
Angļu valodas terminoloģijā CF izklausās kā “Faraday shield”, tas ir, “Faraday shield / screen”. Šī koncepcija labi atspoguļo ierīces būtību, kas, tāpat kā vairogs vai aizsargekrāns, atspoguļo starus, kas ietekmē tās saturu.
Jāatceras, ka ekranēšanas efekts darbojas tikai mainīgā magnētiskajā laukā. Tas netraucē pastāvīgu vai nedaudz mainīgu magnētisko efektu, piemēram, Zemes dabisko magnētisko potenciālu.
Lai noteiktu, vai Faradeja kamera atspoguļos augstfrekvences starojumu, pietiek zināt režģa šūnu izmēru (ja vadošā daļa ir izgatavota būra formā) un iedarbīgā viļņa viļņa garumu.Konstrukcija ir efektīva, ja otrā vērtība ir lielāka par pirmo.
CF efekta pielietošanas sfēras
Faradeja atklātajam efektam ir ne tikai zinātniska nozīme, bet arī diezgan plašs praktisks pielietojums. Vienkāršākais Faradeja būra piemērs ir atrodams ikdienā, tas ir gandrīz jebkurā virtuvē - šī ir mikroviļņu krāsns. Piecas tā korpusa sienas ir izgatavotas no diezgan biezām tērauda plāksnēm, un starp diviem durvju stikla slāņiem ir metāla slānis ar perforācijām labākai redzamībai.
RF kabīne
Radiofrekvenču kabīne ir telpa, kas izolēta no elektriskās, magnētiskās un radio emisijas ietekmes, parasti neliela platība. Tās sienas, grīda un griesti ir aprīkoti ar ļoti vadošiem režģiem, kas veido slēgtu, bet neredzamu būru.
MRI telpas
Augstas precizitātes iekārtām, piemēram, medicīniskajam tomogrāfam magnētiskās rezonanses diagnostikai, nepieciešama rūpīga aizsardzība pret ārējiem elektromagnētiskajiem viļņiem. Mazākā ārējā ietekme var ietekmēt pētījuma rezultātu, tāpēc telpa, kurā atrodas MRI iekārta, ir pilnībā ekranēta.
Laboratorijas
Laboratorijas pētījumos, lai iegūtu precīzus rezultātus, ir svarīgi ne tikai izmantot modernu aprīkojumu, bet arī droši aizsargāt to no ārējiem faktoriem, piemēram, magnētiskajiem un elektriskajiem laukiem.
Jāsaprot, ka tas attiecas ne tikai uz virziena starojumu no konkrētiem avotiem, bet arī uz elektromagnētisko troksni, kas pastāvīgi atrodas atmosfērā, īpaši apdzīvotās vietās un to tuvumā.
Kvalitatīvai iekārtu ekranēšanai ar CF efektu ir nepieciešami specializēti projektēšanas aprēķini un profesionāla uzstādīšana.
Aizsargtērpi
Cilvēkiem, kas strādā zonās ar lielu elektriskās strāvas trieciena iespējamību, ir izstrādāti īpaši tērpi. To augšējais slānis ir izgatavots no metālu saturoša auduma un ir atdalīts no korpusa ar izolācijas materiālu. Atlikušās statiskās vai elektriskās strāvas gadījumā lādiņš plūst lejup pa komplekta ārējo apvalku.
Strādājot ar augstsprieguma līnijām, aizsargapģērbs ir neaizstājams. Pat ja tie ir atslēgti no sprieguma, tie saglabā bīstamu statiskā lādiņa līmeni daudzu kilometru elektrisko vadu dēļ.
Izklaides pasaulē
CF efekts, kas krāsaini parādīts uz skatuves, ir ļoti iespaidīgs. Šajā gadījumā bieži tiek izmantots nevis vienkāršs būris, bet šķietami bezsvara čaula no rupja sieta vai pat īpaši izstrādāts uzvalks, kas atgādina parastu apģērbu. Šajā gadījumā strāva tiek piegādāta pēc iespējas efektīvāk, piemēram, izmantojot Tesla spoles vai līdzīgas ierīces, kas rada lādiņu no elektrostatiskā ģeneratora.
Faradeja būra izgatavošana ar savām rokām
Ikdienā var būt nepieciešams izgatavot mājās gatavotu CF, lai “paslēptu” sīkrīkus no dažādu viļņu iedarbības, kas var radīt traucējumus jutīgā elektroniskā “pildījumā”.
Šāda dizaina piemērs ir noteiktā veidā pabeigta saplākšņa kaste. Tā kā saplāksnis darbojas kā izolācijas slānis, tam jābūt pilnīgi tīram un sausam. Kasti var salikt ar savām rokām vai paņemt gatavu – galvenais, lai tā tiktu samontēta, neizmantojot naglas vai citus metāla stiprinājumus. Montāža tiek veikta vairākos posmos:
- Pārtikas folija tiek sadalīta segmentos, atbilstoši saplākšņa sienu vai to sagatavju izmēram.
- Topošās kastes virsmas no ārpuses ir apgrieztas ar foliju. Šajā gadījumā tā spīdīgā puse ir jāpagriež uz āru.
- Sienas no iekšpuses piestiprina ar līmlenti, kastes apakšā ir uzlikts pāris peles paliktņu.
- Rūpīgi tiek pārbaudīts, vai vāka aizvērtā stāvoklī folijas slānis veido nepārtrauktu apvalku, bez mazākajiem spraugām un pārrāvumiem.
Otrajā variantā tiek pieņemts, ka par Faradeja būra pamatu kalpo metāla tvertne, ko dari pats (panna, kaste, kaste utt.), kuras iekšpusē izolācija ir izgatavota no kartona, tā paša saplākšņa vai cita materiāla. Nosacījums, ka vāks cieši pieguļ šim dizainam, ir ne mazāk svarīgs kā iepriekš aprakstītajam.
Vai man ir jāveic zemējums
Nav vienprātības par CF iezemējuma nepieciešamību. Obligāti jāiezemē lielas konstrukcijas un tās, kuras var ietekmēt īpaši spēcīga elektriskā izlāde.
Zemējums, protams, pasargā no avārijas situācijām, kad uzkrātais spēcīgais lādiņš var “izlauzties cauri” gaisā un trāpīt tuvējam objektam vai cilvēkam.
Pašdarināta Faradeja būra pārbaude
Lai praksē pārbaudītu Faradeja būra principu, visērtāk ir izmantot kompaktu ar akumulatoru darbināmu radio. Tas jāieslēdz ar maksimālo skaļumu un jānoregulē uz jaudīgāko pieejamo FM kanālu. Ja šūna darbojas, radio tajā tiks apklusināts.
Ja uztvērējs ir vismaz nedaudz, bet dzirdams, tas nozīmē, ka simtprocentīgu skrīningu nevarēja sasniegt, un ir jāmeklē spraugas vadošajā slānī.
Piemērots pašmontētas kameras un mobilā telefona testēšanai. Nokļūstot iekšā, tas pārtrauks saņemt signālus no bāzes stacijām, tas ir, zvanot uz to, jūs dzirdēsiet atbilstošu ziņojumu no mobilā operatora automātiskā informatora.
Līdzīgi raksti:
