19. yüzyılın parlak bilim adamı ve mucidi Michael Faraday, elektrik, elektromanyetik alan ve ilgili fiziksel olaylarla ilgili aktif çalışmaları ile tanınır. En önemli keşiflerden biri, Faraday kafesi adı verilen koruyucu bir yapıydı. Aşağıda bunun ne olduğunu ve buluşun hangi pratik değeri temsil ettiğini anlayacağız.
İçerik
Faraday Kafesi Nedir?
Faraday kafesi, oldukça iletken bir metalden yapılmış duvarları olan bir kutudur. Tasarım harici bir güç bağlantısı gerektirmez, ancak kural olarak topraklanmıştır. Hücrenin fiziksel etkisi, elektromanyetik radyasyon olan bir dış faktörün etkisi altında kendini gösterir.
Koruyucu etkisini gösteren ilk yapılar, bu fenomene adını veren sıradan bir hücreye benziyordu.Aslında, "kutunun" tel veya delikli duvarları, kapalı bir alanda bulunan nesnelerin veya cihazların görsel kontrolü için uygundur, ancak bunlar kolayca sağlam olanlarla değiştirilebilir. Ana şey, malzemenin iletken olmasıdır.
Çalışma prensibi
Faraday kafesinin hareketi, iletkene girdiğinde yükün yüzeyinde dağılırken, içi nötr kalmasına dayanır. Aslında, iletken bir malzemeden oluşan tüm hücre, "uçları" zıt yükü alan tek bir iletkendir. Ortaya çıkan elektrik akımı, dış etkileri telafi eden bir alan yaratır. Böyle bir yapının iç kısmındaki elektrik alan şiddeti sıfırdır.
İlginç bir şekilde, alan hücre içinde oluşturulursa, efekt de çalışır. Ancak bu senaryoda yük, ızgaranın veya diğer iletken düzlemin iç yüzeyine dağılacak ve dışarıya nüfuz edemeyecektir.
İngilizce terminolojide CF, “Faraday kalkanı”, yani “Faraday kalkanı / ekranı” gibi ses çıkarır. Bu konsept, bir kalkan veya koruyucu bir ekran gibi, içeriğini etkileyen ışınları yansıtan cihazın özünü iyi aktarır.
Ekranlama etkisinin sadece alternatif bir manyetik alan üzerinde çalıştığı unutulmamalıdır. Sabit veya hafif değişken bir manyetik etkiye, örneğin Dünyanın doğal manyetik potansiyeline müdahale etmez.
Faraday odasının yüksek frekanslı radyasyonu yansıtıp yansıtmayacağını belirlemek için ızgara hücrelerinin boyutunu (iletken kısım kafes şeklinde yapılmışsa) ve etki eden dalganın dalga boyunu bilmek yeterlidir.İkinci değer birinciden büyükse yapı etkilidir.
CF etkisinin uygulama alanları
Faraday tarafından keşfedilen etkinin sadece bilimsel anlamı değil, aynı zamanda oldukça geniş bir pratik uygulaması vardır. Faraday kafesinin en basit örneği günlük yaşamda bulunabilir, hemen hemen her mutfakta bulunur - bu bir mikrodalga fırındır. Gövdesinin beş duvarı oldukça kalın çelik plakalardan yapılmıştır ve iki kat kapı camı arasında daha iyi görüş için delikli metal bir tabaka vardır.
RF kabini
Bir radyo frekansı kabini, genellikle küçük bir alanın elektrik, manyetik ve radyo emisyonunun etkilerinden izole edilmiş bir odadır. Duvarları, zemini ve tavanı, kapalı ama görünmez bir kafes oluşturan son derece iletken ızgaralarla donatılmıştır.
MRI odaları
Manyetik rezonans teşhisi için tıbbi tomografi gibi yüksek hassasiyetli ekipman, harici elektromanyetik dalgalardan dikkatli koruma gerektirir. En ufak bir dış etki çalışmanın sonucunu etkileyebilir, bu nedenle MRI ünitesinin bulunduğu oda tamamen korumalıdır.
Laboratuvarlar
Laboratuvar araştırmalarında doğru sonuçlar elde etmek için sadece gelişmiş ekipmanların kullanılması değil, aynı zamanda manyetik ve elektrik alanlar gibi dış etkenlerden güvenilir bir şekilde korunması da önemlidir.
Bunun yalnızca belirli kaynaklardan gelen yönlü radyasyona değil, aynı zamanda atmosferde, özellikle nüfuslu alanlarda ve bunların çevresinde sürekli olarak bulunan elektromanyetik gürültüye de atıfta bulunduğu anlaşılmalıdır.
CF etkisi ile ekipmanın yüksek kaliteli koruması için özel tasarım hesaplamaları ve profesyonel kurulum gereklidir.
Koruyucu Giysiler
Elektrik çarpması olasılığının yüksek olduğu alanlarda çalışan kişiler için özel giysiler geliştirilmiştir. Üst tabakası metal içerikli kumaştan olup izolasyon malzemesi ile gövdeden ayrılmıştır. Artık statik veya elektrik akımı olması durumunda yük, kitin dış kabuğundan aşağı doğru akar.
Yüksek voltajlı hatlarla çalışırken koruyucu giysi vazgeçilmezdir. Enerjileri kesilmiş olsa bile, kilometrelerce uzunluğundaki elektrik kabloları nedeniyle tehlikeli düzeyde statik yük tutarlar.
eğlence dünyasında
Sahnede rengarenk görüntülenen CF efekti çok göz alıcı. Bu durumda, genellikle basit bir kafes değil, kaba ağdan yapılmış görünüşte ağırlıksız bir kabuk veya hatta sıradan giysilere benzeyen özel olarak tasarlanmış bir takım kullanılır. Bu durumda akım, örneğin bir elektrostatik jeneratörden bir yük oluşturan Tesla bobinleri veya benzer cihazlar kullanılarak mümkün olduğu kadar etkili bir şekilde sağlanır.
Kendi elinizle bir Faraday kafesi yapmak
Günlük yaşamda, gadget'ları hassas elektronik "doldurmada" bozulmalara neden olabilecek çeşitli dalgaların hareketinden "gizlemek" için ev yapımı bir CF üretimi gerekli olabilir.
Böyle bir tasarımın bir örneği, belirli bir şekilde bitmiş bir kontrplak kutudur. Kontrplak bir yalıtım tabakası görevi gördüğü için tamamen temiz ve kuru olmalıdır. Kutuyu kendi elinizle monte edebilir veya hazırlayabilirsiniz - asıl mesele, çivi veya diğer metal bağlantı elemanları kullanılmadan monte edilmesidir. Montaj birkaç aşamada gerçekleştirilir:
- Gıda folyosu, kontrplak duvarların boyutuna veya boşluklarına göre bölümlere ayrılır.
- Gelecekteki kutunun yüzeyleri dışarıdan folyo ile kesilir. Bu durumda parlak tarafı dışa doğru çevrilmelidir.
- Duvarlar içeriden yapışkan bantla sabitlenir ve kutunun altına bir çift fare altlığı yerleştirilir.
- Kapağın kapalı pozisyonunda folyo tabakasının en ufak boşluklar ve kırılmalar olmadan sürekli bir kabuk oluşturduğu dikkatlice kontrol edilir.
İkinci seçenek, kendin yap metal bir tankın (tava, kutu, kutu vb.), İçinde yalıtımın kartondan, aynı kontrplaktan veya başka bir malzemeden yapıldığı Faraday kafesinin temeli olarak hizmet ettiğini varsayar. Bu tasarım için kapağın sıkıca oturması durumu, yukarıda açıklanandan daha az önemli değildir.
topraklama yapmam gerekiyor mu
CF'yi topraklama ihtiyacı konusunda bir fikir birliği yoktur. Büyük yapıların ve özellikle güçlü bir elektrik boşalmasından etkilenebilecek yapıların topraklanması zorunludur.
Topraklama, elbette, biriken güçlü yükün havayı "delip geçebileceği" ve yakındaki bir nesneye veya kişiye çarpabileceği acil durumlara karşı koruma sağlar.
Ev Yapımı Faraday Kafesini Test Etme
Faraday kafesinin prensibini pratikte test etmek için, pille çalışan kompakt bir radyo kullanmak en uygunudur. Maksimum ses seviyesinde açılmalı ve mevcut en güçlü FM kanalına ayarlanmalıdır. Hücre çalışıyorsa, içindeki radyo susturulacaktır.
Alıcı en azından az ama duyulabiliyorsa, yüzde yüz taramanın sağlanamadığı ve iletken tabakadaki boşluklara bakılması gerektiği anlamına gelir.
Kendinden montajlı kamera ve cep telefonunu test etmek için uygundur. İçeri girdikten sonra baz istasyonlarından sinyal almayı durduracak, yani aradığınızda mobil operatörün otomatik bilgilendiricisinden ilgili mesajı duyacaksınız.
Benzer makaleler:
