Cum Funcționează Cuștile Faraday

{h1}

Cuștile faraday își protejează conținutul de câmpurile electrice statice. Aflați cum funcționează cuștile faraday și cum sunt utilizate în diverse scopuri.

Electricitatea este elementul de viață al multor aspecte ale lumii noastre. Fără volțiuni și amperi, multe dintre inovațiile noastre tehnologice nu ar mai exista. Chiar și corpurile noastre nu ar funcționa fără o încărcare electrică prin celulele noastre. Dar ceea ce oferă electricitate, energia electrică poate lua.

Deși această formă de energie este vitală pentru o mare parte din viața noastră, este unul dintre acele lucruri care sunt numai bune în cantitățile potrivite. Prea multă energie electrică poate electrocuta oamenii. La fel, ne poate ucide electronice și mașini moderne.

Dar, mulțumită lui Michael Faraday, genialul om de știință din secolul al XIX-lea și al unuia dintre invențiile sale de nume, cușca Faraday, noi, oamenii, am dezvoltat o mulțime de modalități de a controla energia electrică și de a o face mai sigură pentru calculatoarele, mașinile noastre și alte invenții - și pentru noi de asemenea.

Cuștile Faraday își protejează conținutul de câmpurile electrice statice. Un câmp electric este un câmp de forță care înconjoară a particule încărcate, cum ar fi un electron sau proton.

Aceste cuști de multe ori arată distinct, bine, pe cagel. Unele sunt la fel de simple ca gardurile de legătură în lanț sau pachetele de gheață. Alții folosesc o plasă metalică fină. Indiferent de aspectul lor exact, toate cuștile Faraday preiau sarcini electrostatice sau chiar anumite tipuri de radiații electromagnetice și le distribuie în exteriorul cuștii.

Radiatie electromagnetica este peste tot în jurul nostru. Este în lumină vizibilă și ultravioletă, în microundele care ne gătesc mâncarea și chiar în undele radio FM și AM care pompează muzica prin radiourile noastre. Dar, uneori, această radiație este nedorită și perturbatoare. Acolo intră cuștile Faraday.

Deoarece o cușcă Faraday distribuie acea încărcare sau radiații în jurul exteriorului cuștii, ea anulează încărcările electrice sau radiațiile din interiorul cuștii. Pe scurt, o cușcă Faraday este un conductor gol, în care încărcătura rămâne pe suprafața externă a cuștii.

Această funcție de bază are o mulțime de utilizări fascinante în lumea noastră aglomerată electric și plină de tehnologie. Și deși în cele din urmă Faraday și-ar avea ziua, fundalul invenției sale își are rădăcinile în vremurile anterioare. Deci, de unde a venit ideea pentru aceste cuști ultra utile? Aflați pe pagina următoare.

Primele descoperiri ale lui Franklin

Oamenii de știință timpurii știau că fulgerul deținea secretele pentru tot felul de puteri uimitoare. Ben Franklin a efectuat numeroase experimente încercând să descopere misterele electricității.

Oamenii de știință timpurii știau că fulgerul deținea secretele pentru tot felul de puteri uimitoare. Ben Franklin a efectuat numeroase experimente încercând să dezlege misterele electricității.

Ben Franklin a fost cel care a ajutat să inspire multe dintre ideile din spatele cuștilor Faraday. Desigur, Franklin și-a petrecut o parte din ilustra sa carieră zburând zmee în furtuni, în încercarea de a atrage fulgerul și, astfel, era deja oarecum familiarizat cu părerile și conceptele de electricitate.

În 1755, Franklin a început să se joace cu electricitate în moduri noi. El a electrificat o cutie de argint și a coborât în ​​ea o bilă de plută neîncărcată, atașată de un fir de mătase ne conductiv. A coborât mingea până când a atins partea inferioară a cutiei și a observat că mingea nu era atrasă de părțile interioare ale cutiei. Cu toate acestea, atunci când Franklin a retras mingea de plută și a înghesuit-o lângă exteriorul cutiei electrificate, mingea a fost imediat trasă pe suprafața cutiei.

Franklin a fost mistificat de interacțiunea de electricitate și obiectele încărcate și neîncărcate. El a recunoscut la fel de mult într-o scrisoare către un coleg: "Ai nevoie de motiv; nu știu. Poate că îl vei descoperi și atunci vei fi atât de bun încât să-mi comunici."

Decenii mai târziu, un fizician și chimist englez pe nume Michael Faraday a făcut alte observații pertinente - și-a dat seama că un aparat electric conductor (cum ar fi o cușcă metalică), atunci când a fost încărcat, a expus această taxă numai pe suprafața sa. Nu a avut niciun efect asupra interiorului conductorului.

Faraday a reafirmat această observație prin căptușirea unei încăperi cu folie metalică și apoi încărcarea foliei cu ajutorul unui generator electrostatic. A pus un electroscop (un dispozitiv care detectează sarcini electrice) în interiorul camerei și, așa cum a anticipat, domeniul de aplicare a indicat că nu există nicio încărcare în cameră. Încărcarea tocmai sa deplasat pe suprafața foliei și nu a pătruns deloc în cameră.

Faraday a examinat în continuare acest fenomen cu celebrul său experiment de praf de gheață. În acest test, el a dublat practic ideea lui Franklin coborând o bilă de aramă încărcată într-o cupă de metal. Așa cum era de așteptat, rezultatele sale au fost aceleași cu cele ale lui Franklin.

Acest concept are tot felul de aplicații uimitoare, dar aici este una relevantă pentru oricine a fost vreodată într-un avion. Imaginați-vă că zburați într-un avion care este brusc lovit de fulgere. Nu este o întâmplare rară - de fapt se întâmplă în mod regulat, dar avionul și pasagerii săi nu sunt afectați. Asta pentru că coca din aluminiu a avionului creează o cușcă Faraday. Încărcarea de la fulger poate trece inofensiv pe suprafața avionului fără a deteriora echipamentul sau oamenii din interior.

Nu este șocant, într-adevăr. Este doar știință. În pagina următoare, veți vedea cum funcționează cu adevărat acest tip inteligent de colivie.

Electrostatic pentru oameni

Pentru a înțelege cum funcționează cuștile Faraday, aveți nevoie de o înțelegere de bază a modului de funcționare a energiei electrice în conductoare. Procesul este simplu: obiectele din metal, cum ar fi o plasă de aluminiu, sunt conductoare și au electroni (particule încărcate negativ) care se mișcă în ele. Când nu există nicio sarcină electrică, conductorul are aproximativ același număr de particule pozitive și negative.

Dacă un obiect extern cu sarcină electrică se apropie de conductor, particulele pozitive și negative se separă. Electronii cu o sarcină opusă celei încărcării externe sunt atrasi de acel obiect extern. Electronii cu aceeași încărcare cu obiectul extern sunt respinși și se îndepărtează de acel obiect. Această redistribuire a taxelor este apelată inducție electrostatică.

Dacă este prezent obiectul încărcat extern, particulele pozitive și negative se înfășoară pe părțile opuse ale conductorului. Rezultatul este un câmp electric opus care anulează câmpul de sarcină al obiectului extern din interiorul conductorului de metal. Sarcina electrică netă din plasă de aluminiu, atunci, este zero.

Și aici este adevăratul lovitor. Deși nu există nicio sarcină în interiorul conductorului, câmpul electric opus are un efect important - protejează interiorul de sarcinile electrice statice exterioare și, de asemenea, de radiațiile electromagnetice, precum undele radio și microundele. Aici se află adevărata valoare a cuștilor Faraday.

Eficacitatea acestei scuturi variază în funcție de construcția cuștii. Variațiile în conductivitatea diferitelor metale, cum ar fi cupru sau aluminiu, afectează funcția cuștii. Mărimea găurilor din ecran sau plasă modifică, de asemenea, capacitățile cuștii și pot fi reglate în funcție de frecvența și lungimea de undă a radiațiilor electromagnetice pe care doriți să le excludeți din interiorul cuștii.

Cuștile Faraday merg uneori după alte nume. Pot fi numiți Scuturile Faraday, RF (frecventa radio) cuști, sau EMF (forta electromotoare) cuști.

Indiferent cum le numiți, cuștile Faraday sunt utilizate cel mai adesea în laboratoare științifice, fie în experimente, fie în dezvoltarea de produse. În pagina următoare, veți descoperi cu exactitate modul în care inginerii pun la încercare aceste scuturi ingenioase.

Nu ce a avut Michael în minte

Când Faraday și-a construit prima cușcă, probabil că nu a avut hoție pe creier. Însă polițiștii prind de multe ori pungile de căptușeală cu folie de aluminiu, care interferează cu etichetele RFID antitruf aplicate pe produsele scumpe din magazinele cu amănuntul.

Faraday, calea modernă

Era dintr-o familie săracă și avea puțină educație ca un copil, dar Michael Faraday a devenit unul dintre cei mai cunoscuți și renumiți oameni de știință din lume.

Era dintr-o familie săracă și avea puțină educație ca un copil, însă Michael Faraday a devenit unul dintre cei mai cunoscuți și renumiți oameni de știință din lume.

Oamenii folosesc cuști Faraday pentru o gamă largă de scopuri - uneori în setări esoterice de laborator, alteori în produse comune. Mașina dvs., de exemplu, este practic o cușcă Faraday. Efectul cuștii, nu cauciucurile din cauciuc, vă protejează în cazul unui fulger în apropiere.

O mulțime de clădiri acționează ca și cuști Faraday, doar dacă din greșeală. Cu pereții din ipsos sau beton îmbrăcați cu rebar metalic sau cu plasă de sârmă, ei adesea produc ravagii cu rețele de internet wireless și semnale pentru telefon.

Însă efectul de ecranare beneficiază cel mai adesea omenirii. Cuptoarele cu microunde inversează efectul, prinzând valurile într-o cușcă și gătindu-ți rapid mâncarea. Cablurile TV ecranizate ajută la menținerea unei imagini clare și clare prin reducerea interferențelor.

Folositorii de energie electrică poartă adesea costume speciale realizate care exploatează conceptul cușcă Faraday. În cadrul acestor costume, linisterii pot lucra pe linii electrice de înaltă tensiune, cu un risc mult redus de electrocutare.

Guvernele pot proteja echipamentele de telecomunicații vitale împotriva loviturilor de trăsnet și alte interferențe electromagnetice prin construirea cuștilor Faraday în jurul lor. Laboratoarele științifice din universități și corporații folosesc cuști avansate Faraday pentru a exclude complet toate sarcinile electrice externe și radiațiile electromagnetice pentru a crea un mediu de testare total neutru pentru tot felul de experimente și dezvoltare de produse.

Intrigat? Continuați să citiți și veți vedea și alte moduri sălbatice, acest efect simplu de cușcă este folosit în scopuri sofisticate.

Faceți-vă propria cușcă

Nu trebuie să cheltuiți milioane sau să aveți un grad de fizică pentru a vă face propria cușcă Faraday. Pe Internet, puteți găsi instrucțiuni pentru construirea unei cuști simple din produsele obișnuite.

Cuști de ultimă oră

Cuptoarele cu microunde sunt un produs obișnuit care utilizează o cușcă Faraday. În loc să țină microundele afară, le forțează într-o cameră mică de gătit care îți „alimentează” mâncarea.

Cuptoarele cu microunde sunt un produs obișnuit care utilizează o cușcă Faraday. În loc să țină microundele afară, le forțează într-o cameră mică de gătit care îți „alimentează” mâncarea.

Treceți pe lângă un spital și veți găsi cuști Faraday sub formă de RMN (scanare prin rezonanță magnetică) camere. Scanările RMN se bazează pe câmpuri magnetice puternice pentru a crea scanări utile medical din corpul uman. Camerele RMN trebuie protejate pentru a împiedica câmpurile electromagnetice rătăcite să afecteze imaginile de diagnostic ale unui pacient.

Există o mulțime de utilizări politice și militare pentru cuștile Faraday. Politicienii pot opta pentru a discuta probleme sensibile doar în camerele protejate, care pot bloca tehnologiile de extragere. Toate forțele armate moderne depind de electronice pentru sistemele de comunicații și arme, dar există o captură - aceste sisteme sunt vulnerabile la agresivitate PMM (impulsuri electromagnetice), care poate fi rezultatul unei furtuni solare sau chiar a atacurilor EMP provocate de om. Pentru a proteja sistemele critice, militarii folosesc uneori buncăruri și vehicule protejate.

Din același motiv, cuștile Faraday sunt un subiect îndrăgit în subcultura supraviețuitoare. Acești oameni, care predică auto-suficiența și neîncrederea în răspunsul guvernamental în fața unor dezastre naturale provocate de oameni sau cred, cred în protejarea tuturor electronicelor importante folosind cuști Faraday de casă. În cazul în care un cataclism apocaliptic lovește, vor avea în continuare radiourile cu unde scurte și alte instrumente de înaltă tehnologie care ar putea fi salvatorii de viață.

Chiar dacă nu vă preocupă în special scenariile zilnice, cuștile Faraday joacă un rol în viața dvs. în fiecare zi. Aceste cuști folosesc un principiu de bază al fizicii și ajută oamenii de pe toată lumea să-și folosească acele principii - pentru siguranță, lux, comoditate și pentru a ajuta la progresele tehnologice tot mai interesante.

surse

  • Istoria BBC. „Michael Faraday (1791 - 1867)”. Bbc.co.uk. (17 iunie 2011) //bbc.co.uk/history/historic_figures/faraday_michael.shtml
  • Cohen, Bernard. „Experimentele lui Benjamin Franklin”. Profiles.nlm.nih.gov. 1941. (17 iunie 2011) //profiles.nlm.nih.gov/ps/access/BBANDN.ocr
  • Raportul privind infrastructurile naționale critice. "Raportul Comisiei de evaluare a amenințării către Statele Unite în urma atacului cu impulsuri electromagnetice (EMP)." Futurescience.com. 2008. (17 iunie 2011) //futurescience.com/A2473-EMP-Commission.pdf
  • Emanuelson, Jerry. "Pregătirea pentru un atac de impulsuri electromagnetice sau o furtună solară severă." Futurescience.com. 2011. (17 iunie 2011) //futurescience.com/emp/emp-protection.html
  • Laboratorul de magneturi al Universității de Stat din Florida. „Prada de gheață a lui Faraday”. Magnet.fsu.edu. (17 iunie 2011) //magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/faradaypail/index.html
  • Laboratorul de magneturi al Universității de Stat din Florida. „Cușca Faraday”. Magnet.fsu.edu. (17 iunie 2011) //magnet.fsu.edu/education/tutorials/tools/faradaycage.html
  • Institutul pentru Tehnologii de Învățare. „Michael Faraday”. Ilt.colombia.edu. 2000. (17 iunie 2011) //ilt.columbia.edu/projects/bluetelephone/html/faraday.html
  • James, Frank A. J. L. „Michael Faraday”. Webcitation.org. 2009. (17 iunie 2011) //webcitation.org/5kwc3quLs
  • Kopp, Carlo. „Îmbunătățirea activelor computerului.” Globalsecurity.org. 1996. (17 iunie 2011) //globalsecurity.org/military/library/report/1997/harden.pdf
  • Morse, Robert A. "Benjamin Franklin: Documente privind electricitatea." Lawlis.com. 2004. (17 iunie 2011) //lawlis.com/APEandM/BenjaminFranklinLetter.pdf
  • Raza, Ishfaqur. "Incinte pentru cușcă Faraday și reducerea emisiilor de microprocesoare." CE-mag.com. 2001. (17 iunie 2011) //ce-mag.com/archive/01/Spring/Raza.html
  • Instituția Regală a Marii Britanii. "Faraday: Cercetări și descoperiri." Rigb.com. (17 iunie 2011) //rigb.org/contentControl?action=displayContent&id=00000004786
  • Urbina, Ian și Sean D. Hamil. „În condițiile în care Economy Dips, arestări pentru creșterea cumpărăturilor”. Nytimes.com. 22 decembrie 2008. (17 iunie 2011) //nytimes.com/2008/12/23/us/23shoplift.html
  • Weiner, Adam. „O experiență electrică în aviație”. Popsci.com. 30 iunie 2008. (17 iunie 2011) //popsci.com/breakdown/article/2008-06/electric-aviation-experience






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Ce Este Controlul Ultrasonic Al Minții?
Ce Este Controlul Ultrasonic Al Minții?

Creierele Se Micșorează Pe Măsură Ce Îmbătrânim?
Creierele Se Micșorează Pe Măsură Ce Îmbătrânim?

Supercontinentul Antic A Suferit O Rotație Rapidă, Sugerează Studiul
Supercontinentul Antic A Suferit O Rotație Rapidă, Sugerează Studiul

Recurgere La Făină: Aveți Nevoie Cu Adevărat Să O Aruncați?
Recurgere La Făină: Aveți Nevoie Cu Adevărat Să O Aruncați?

Meditarea Poate Face Ca Oamenii Să Se Simtă Mai Puțin Singuri, Spune Studiul
Meditarea Poate Face Ca Oamenii Să Se Simtă Mai Puțin Singuri, Spune Studiul


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com