תוֹכֶן
- כלוב פאראדיי
- טיפים
- כלוב Faraday DIY
- Wifi של כלוב פאראדיי
- יישומי כלוב פאראדיי
- פיזיקת כלוב פאראדיי
- בית כלוב פאראדיי
- כלוב פאראדיי להיסטוריה של גנרטורים
חשמל יכול להיות מסוכן, אך נקיטת אמצעי הבטיחות המתאימים יכולה לאפשר לך ללמוד כיצד זרימת המטענים, כיצד מתרחשים שדות חשמליים וכיצד תופעות אחרות בחשמל מתפקדות.
מאז שחר החשמל בפיזיקה, מדענים השתמשו בציוד כדי להגן על עצמם מפני נזק בעת ביצוע ניסויים. ידיעה זו תיצור כלובי פאראדיי כשיטות למנוע מאנשים להיפגע מחשמל.
כלוב פאראדיי
טיפים
כאשר שדה חשמלי חיצוני בא במגע עם הכלוב, הכלוב מייצר את אותו שדה חשמלי כאילו המטען הונח בתוכו. המשטח מנוטרל כשמטען עודף זורם לקרקע אם הכלוב מקורקע. זה מונע היווצרות מתח בצד השני של הכלוב כך שהשדה לא עובר את החומר. המטענים חילקו את עצמם מחדש בצד השני של החומר כאשר מטענים אלקטרוסטטיים נוצרים על פני השטח.
כלוב Faraday DIY
שיטה זו לבניית כלוב פאראדיי מחייבת יריעות מתכתיות של נחושת או אלומיניום, סרט, מספריים, קרטון או מיכל חומר דומה ובלון כדי לבדוק אם הכלוב עובד. החומר שעובד בצורה הטובה ביותר הוא אלומיניום, נחושת או חוט עוף לכלוב Faraday חוט עוף. כלובי פאראדיי דורשים מגע רב בין רכיבי המתכת כך שעיצוב רשת יכול לעבוד טוב.
צרו את המכולה למגן או לכלוב של פאראדיי על ידי הפיכתו, למשל, לקופסה שיכולה להגן עליכם מסביבתכם. עטפו את נייר הכסף או הסדינים המתכתיים סביב המיכל. וודא כי לכלוב יש מגע רב בין יריעות המתכת.
גזור מסך כך שתוכל לראות את החוץ מבחוץ בתוך הכלוב. וודא שהחורים קטנים מאורך הגל של הקרינה האלקטרומגנטית שאליה ברצונך לחסום כניסה.
כמה הוראות כלליות הן:
Wifi של כלוב פאראדיי
נסה להשתמש בפלאפון שלך בתוך הכלוב. האם הוא מקבל או מעביר את אותות ה- wifi? אתה עדיין צריך לקבל כמות חלשה יותר של wifi מכיוון שכלובי פאראדיי יכולים להחליש את תדירות הטלפונים הסלולריים, אך לא להפסיק אותה לחלוטין.
גלי רדיו שמשמשים טלפונים סלולריים הם בעלי תדרים קטנים מספיק כדי לדלוף דרך חורים קטנים בכלוב, כך שתצטרך להלחם או לרתך פערים קטנים בכלוב פאראדיי כדי לפעול נגדם.
יישומי כלוב פאראדיי
כימאים משתמשים בכלובי פאראדיי כדי להפחית רעש ממקורות חיצוניים תוך ביצוע מדידות מדויקות. חוקרים לזיהוי פלילי דיגיטלי משתמשים בתיקים של פאראדיי, כלובי פאראדיי עשויים בד מתכתי גמיש, כדי למנוע ניגוב ושינוי של ראיות פליליות.
כלובי פאראדיי מספקים אבטחה למחשבים כדי לסכל פעולות כמו ריגול. מכוניות ומטוסים פועלים בעיקרם כמו כלובי פאראדיי בכך שהם מונעים מהנוסעים לבוא במגע עם מטענים חשמליים מזיקים.
כלובי פאראדיי משמשים גם למניעת משדרי רדיו להפריע לציוד אחר ולהגן על אנשים וחפצים מפני זרמים של מכות ברקים ופריקות. גם מכשירי חשמל ביתיים משתמשים בהם. למיקרוגל יש מגנים למניעת גלישה מפנים שלהם בעוד כבלי טלוויזיה מפחיתים הפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות ליצירת תמונות.
מוליכות שונה של מתכות יכולה להשפיע על האופן בו כלובי פאראדיי מונעים כניסה של שדות חשמליים. נחושת היא היעילה ביותר, המשמשת במתקני MRI של בית החולים ובמכשירי מחשב, שיכולה להיווצר לסגסוגות ברונזה פליז וזרחן למטרות ספציפיות אף יותר.
אלומיניום הוא חומר טוב גם מכיוון שהוא חזק למשקלו ובעל מוליכות גבוהה, אך הוא יכול להחליד לאורך זמן ולא מולחם היטב. מאפיינים נוספים בעיצוב כלובי פאראדיי כוללים מחיר, קורוזיה, עובי, גמישות, תדרים שנחסמים וכיצד ניתן ליצור את החומרים עצמם לכלוב.
פיזיקת כלוב פאראדיי
••• סיד חוסיין אתרכלובי פאראדיי מגנים על קרבם מפני שדות חשמליים, שדה כוח המקיף חלקיקים טעונים כמו פרוטונים או אלקטרונים. ניתן להשתמש בחוק קולומבס לתיאור הכוח החשמלי ה כפי ש E = e1 ה2/ 4πε0r2 בו _ר הוא הרדיוס בין חלקיקים טעונים, ε0 הוא מספר קבוע של permittivity ואקום של 8.854 × 10−12 F⋅m−1 ו- _e1 ה2 הם המטענים של החלקיקים.
כאשר בתוך הכלוב, ניתן למדוד כל חשמל שבא במגע עם המשטח החיצוני באמצעות נוסחה זו. שדה הרשת בתוך הכלוב נותר אפס, ומגן על כל מה שנמצא בתוך הכלוב.
המטענים במוליך, כמו חומר המוליך של כלוב פאראדיי, בשיווי משקל צריכים להיות רחוקים ככל האפשר כך המטען נשאר על פני השטח. זה שומר על השדה החשמלי באפס. אם היית מביא חפץ טעון חיובי אל הצד החיצוני של הכלוב, האלקטרונים במשטח הפנימי היו מצטברים סביבו לביטולו החוצה.
בית כלוב פאראדיי
אם דמיינת את עצמך בבית כלוב של פאראדיי, אתה יכול להשתמש בחומרים שונים כדי להגן על עצמך מפני הפרעות אלקטרומגנטיות.
נחושת היא היסוד האמין ביותר ליישומי הדמיית תהודה מגנטית (MRI) ברפואה כדי להגן על אנשים מפני נזקי קרינה אלקטרומגנטית. קל גם לשלב עם אלמנטים אחרים ליצירת סגסוגות כמו פליז, ברונזה זרחן ונחושת בריליום שיש להם ערכי מוליכות גבוהים יותר.
פלדה מצופה טרום פח היא חומר חסכוני החוסם כניסת תדרים נמוכים יותר. פלדת פחמן היא עוד אפשרות אידיאלית שיכולה לחסום תדרים שסגסוגות ואלמנטים אחרים מפספסים. חומרים אלה מגיעים לרוב עם ציפוי פח בכדי למנוע השחתה.
סגסוגת נחושת ידועה בכך שהיא מסוגלת לעמוד בפני קורוזיה. אלומיניום הוא בחירה אידיאלית נוספת שלמרות שאתה צריך לבחון את תכונות הקורוזיה והחמצון הגלווניות שלו, הוא יכול לשרת מגוון של יישומים בזכות יחס כוח-משקל טוב וכמות המוליכות הגבוהה שלו.
כלוב פאראדיי להיסטוריה של גנרטורים
בשנת 1836 הבחין הפיזיקאי מייקל פאראדיי כי מוליך טעון יאגור עודף מטען בתוך החומר עצמו, לא בחלל שהמוליך סגר. הוא ציפוי חדר בנייר כסף. עם גנרטור אלקטרוסטטי בחוץ, הוא הבחין כי אין מטען בפנים על פי האלקטרוסקופ שלו, מכשיר המשמש למדידת מטען חשמלי. הוא השתמש בזה כדי לבנות כלוב של פאראדיי לגנרטור זה.
שבע שנים לאחר מכן הדגים פאראדיי את שרידי המטען על פני מוליך למשטחים מתכתיים. בעזרת דלי מתכת עם קרח, הוא הראה שהמטען החשמלי בקליפה של מוליך יוצר מטען על פני השטח הפנימיים של המעטפת. המטען לא השפיע על נפח הפנים של המעטפת. באמצעות אלקטרוסקופ למדידת מטענים חשמליים, הניסוי שלו יהפוך לניסוי הכמותי הראשון במטען חשמלי.