Puikus XIX amžiaus mokslininkas ir išradėjas Michaelas Faradėjus yra žinomas dėl savo aktyvaus darbo su elektra, elektromagnetiniu lauku ir susijusiais fiziniais reiškiniais. Vienas reikšmingiausių atradimų buvo apsauginė konstrukcija, vadinama Faradėjaus narvu. Žemiau suprasime, kas tai yra ir kokią praktinę vertę turi išradimas.
Turinys
Kas yra Faradėjaus narvas
Faradėjaus narvas yra dėžė, kurios sienelės pagamintos iš labai laidaus metalo. Dizainas nereikalauja išorinio maitinimo jungties, bet, kaip taisyklė, yra įžemintas. Fizinis ląstelės poveikis pasireiškia veikiant išoriniam veiksniui, tai yra elektromagnetinė spinduliuotė.
Pirmosios konstrukcijos, demonstruojančios ekranavimo efektą, atrodė kaip įprasta ląstelė, kuri ir davė pavadinimą šiam reiškiniui.Tiesą sakant, „dėžutės“ viela arba perforuotos sienelės yra patogios vizualiai valdyti objektus ar įrenginius, esančius uždaroje erdvėje, tačiau juos galima nesunkiai pakeisti kietais. Svarbiausia, kad medžiaga būtų laidi.
Veikimo principas
Faradėjaus narvelio veikimas pagrįstas tuo, kad įkrovimas, patekęs į laidininką, pasiskirsto jo paviršiuje, o vidus išlieka neutralus. Tiesą sakant, visa ląstelė, susidedanti iš laidžios medžiagos, yra vienas laidininkas, kurio „galai“ įgyja priešingą krūvį. Susidariusi elektros srovė sukuria lauką, kuris kompensuoja išorinius poveikius. Tokios konstrukcijos vidinėje dalyje elektrinio lauko stipris lygus nuliui.
Įdomu tai, kad jei laukas sukuriamas ląstelės viduje, efektas taip pat veikia. Tačiau pagal šį scenarijų krūvis bus paskirstytas per vidinį tinklelio paviršių arba kitą laidžią plokštumą ir negalės prasiskverbti į išorę.
Anglų kalba CF skamba kaip „Faraday shield“, tai yra, „Faraday shield / screen“. Ši koncepcija puikiai perteikia įrenginio esmę, kuri kaip skydas ar apsauginis ekranas atspindi jo turinį veikiančius spindulius.
Reikėtų prisiminti, kad ekranavimo efektas veikia tik esant kintamam magnetiniam laukui. Jis netrukdo pastoviam ar šiek tiek kintamam magnetiniam efektui, pavyzdžiui, natūraliam Žemės magnetiniam potencialui.
Norint nustatyti, ar Faradėjaus kamera atspindės aukšto dažnio spinduliuotę, pakanka žinoti tinklelio elementų dydį (jei laidžioji dalis pagaminta narvelio pavidalu) ir veikiančios bangos bangos ilgį.Konstrukcija efektyvi, jei antroji reikšmė didesnė už pirmąją.
CF efekto taikymo sritys
Faradėjaus atrastas efektas turi ne tik mokslinę prasmę, bet ir gana platų praktinį pritaikymą. Paprasčiausią Faradėjaus narvo pavyzdį galima rasti kasdieniame gyvenime, jis yra beveik bet kurioje virtuvėje - tai mikrobangų krosnelė. Penkios jo korpuso sienelės pagamintos iš gana storų plieninių plokščių, o tarp dviejų durų stiklo sluoksnių yra metalinis sluoksnis su perforacijomis, kad būtų geriau matoma.
RF kabina
Radijo dažnių kabina yra patalpa, izoliuota nuo elektros, magnetinės ir radijo spinduliuotės poveikio, dažniausiai mažo ploto. Jo sienose, grindyse ir lubose įrengtos itin laidžios grotelės, kurios sudaro uždarą, bet nematomą narvą.
MRT kambariai
Aukšto tikslumo įranga, tokia kaip medicininis tomografas, skirtas magnetinio rezonanso diagnostikai, reikalauja kruopštaus apsaugos nuo išorinių elektromagnetinių bangų. Mažiausia išorinė įtaka gali turėti įtakos tyrimo rezultatui, todėl patalpa, kurioje yra MRT įrenginys, yra visiškai ekranuota.
Laboratorijos
Laboratoriniuose tyrimuose, norint gauti tikslius rezultatus, svarbu ne tik naudoti pažangią įrangą, bet ir patikimai ją apsaugoti nuo išorinių veiksnių, tokių kaip magnetiniai ir elektriniai laukai.
Reikia suprasti, kad tai reiškia ne tik kryptingą spinduliuotę iš konkrečių šaltinių, bet ir elektromagnetinį triukšmą, nuolat esantį atmosferoje, ypač apgyvendintose vietose ir jų apylinkėse.
Norint kokybiškai ekranuoti įrangą su CF efektu, reikalingi specializuoti projektiniai skaičiavimai ir profesionalus montavimas.
Apsauginiai kostiumai
Žmonėms, dirbantiems srityse, kuriose yra didelė elektros smūgio tikimybė, buvo sukurti specialūs kostiumai. Viršutinis jų sluoksnis pagamintas iš metalo turinčio audinio ir nuo korpuso atskirtas izoliacine medžiaga. Esant likutinei statinei arba elektros srovei, įkrova nuteka per išorinį rinkinio apvalkalą.
Apsauginiai drabužiai yra nepakeičiami dirbant su aukštos įtampos linijomis. Net ir išjungus elektros energiją, jie išlaiko pavojingą statinio krūvio lygį dėl daugelio kilometrų elektros laidų.
Pramogų pasaulyje
Scenoje spalvingai rodomas CF efektas yra labai įspūdingas. Šiuo atveju dažnai naudojamas ne paprastas narvas, o iš stambaus tinklelio pagamintas iš pažiūros nesvarus kiautas ar net įprastus drabužius primenantis specialiai sukurtas kostiumas. Tokiu atveju srovė tiekiama kuo efektyviau, pavyzdžiui, naudojant Tesla ritinius ar panašius įrenginius, kurie sukuria elektrostatinio generatoriaus krūvį.
Faradėjaus narvelio gaminimas savo rankomis
Kasdieniame gyvenime gali prireikti gaminti naminį CF, norint „paslėpti“ įtaisus nuo įvairių bangų, kurios gali sutrikdyti jautrų elektroninį „įdarą“.
Tokio dizaino pavyzdys yra tam tikru būdu baigta faneros dėžė. Kadangi fanera veikia kaip izoliacinis sluoksnis, ji turi būti visiškai švari ir sausa. Dėžutę galite surinkti savo rankomis arba pasiimti paruoštą - svarbiausia, kad ji būtų surinkta nenaudojant vinių ar kitų metalinių tvirtinimo detalių. Surinkimas atliekamas keliais etapais:
- Maisto folija skirstoma į segmentus, pagal faneros sienelių ar jų ruošinių dydį.
- Būsimos dėžutės paviršiai iš išorės apipjaustyti folija. Šiuo atveju jo blizgioji pusė turi būti pasukta į išorę.
- Sienos iš vidaus tvirtinamos lipnia juosta, o dėžutės apačioje uždedama pora pelės kilimėlių.
- Atidžiai patikrinama, ar uždarytoje dangčio padėtyje folijos sluoksnis suformuoja ištisinį apvalkalą, be menkiausių tarpelių ir lūžių.
Antrasis variantas daro prielaidą, kad „pasidaryk pats“ metalinis bakas (keptuvė, dėžutė, dėžutė ir kt.) yra Faradėjaus narvelio pagrindas, kurio viduje izoliacija yra pagaminta iš kartono, tos pačios faneros ar kitos medžiagos. Šios konstrukcijos dangčio tvirtumo būklė yra ne mažiau svarbi nei aprašytam aukščiau.
Ar man reikia įžeminti
Nėra sutarimo dėl būtinybės įžeminti CF. Privaloma įžeminti dideles konstrukcijas ir tas, kurias gali paveikti ypač galinga elektros iškrova.
Įžeminimas, žinoma, apsaugo nuo avarinių situacijų, kai susikaupęs stiprus užtaisas gali „pramušti“ orą ir atsitrenkti į šalia esantį objektą ar žmogų.
Naminio Faradėjaus narvelio išbandymas
Norint praktiškai išbandyti Faradėjaus narvo principą, patogiausia naudoti kompaktišką baterijomis maitinamą radiją. Jis turėtų būti įjungtas maksimaliu garsumu ir sureguliuotas pagal galingiausią galimą FM kanalą. Jei ląstelė veikia, radijas joje bus nutildytas.
Jei imtuvas yra bent šiek tiek, bet girdimas, tai reiškia, kad nepavyko pasiekti šimtaprocentinio ekrano, ir reikia ieškoti tarpų laidžiajame sluoksnyje.
Tinka išbandyti savarankiškai surinktą fotoaparatą ir mobilųjį telefoną. Patekęs į vidų, jis nustos priimti signalus iš bazinių stočių, tai yra paskambinus išgirsite atitinkamą pranešimą iš automatinio mobiliojo ryšio operatoriaus informatoriaus.
Panašūs straipsniai:
