Клітка Фарадея своїми руками

Майкл Фарадей був відомим англійським вченим-експериментатором, який подарував світу такі геніальні винаходи, як електромагнітна індукція, лежащяя в основі виробництва електроенергії, електродвигун, трансформатор і багато інші пристрої, якими ми користуємося дотепер. Але сьогодні ми розповімо про пристрій, що він винайшов у середині 19 століття. Це так звана клітка Фарадея. В основу роботи приладу покладено здатність електронів у замкненій електропровідний оболонці при попаданні в електричне поле набувати заряд, який компенсує вплив зовнішніх полів. Таким чином, стінки клітини захищають простір всередині від впливу зовнішнього електромагнітного випромінювання.




Така клітка Фарадея може захистити навіть людини від електричного розряду. Але і в зворотному порядку, випромінювання, утворений усередині клітки Фарадея, не вийде назовні, якщо зробити її провідним шаром всередину. Тому ми, наприклад, захищені від впливу випромінювання мікрохвильової печі, коли знаходимося поруч з нею під час її роботи.

Чому це пристрій назвали клітиною?

Тому що перші досліди Фарадей проводив саме з металевою кліткою. Та й сьогодні промислові зразки зроблені і виглядають як металева клітка, зроблена з добре проводять електрику матеріалів. Ефективність і потужність її залежить від товщини матеріалу, з якого вона зроблена, і співвідношення розміру отвору до довжини хвилі впливає зовнішнього поля.

Клітка Фарадея - принцип роботи

Все геніальне просто! Ось і сам принцип роботи цього пристрою дуже простий – коли клітка Фарадея потрапляє під вплив електричного поля вільні електрони всередині матеріалу, з якого вона зроблена, починають рухатися, збираючись разом певним чином. В результаті цього протилежні стінки клітини отримують різнойменні заряди, що створюють нове поле, що має протилежний напрямок до зовнішнього. Це нове поле компенсує вплив зовнішнього електромагнітного поля, а значить, усередині клітини електричні шуми або електричне поле відсутні. Цей метод відображення або екранування працює тільки при впливі електричних полів і змінно магнітних, які ними ж і породжуються. Захистити від статичного магнітного поля це пристосування не зможе.

Для чого вона потрібна?

В основному її використовують у промисловості, щоб захистити апаратуру від небажаного впливу електромагнітного випромінювання. Наприклад, при установці медичних томографів. Дуже часто використовують у лабораторіях, де потрібно проводити високоточні вимірювання і знизити вплив електромагнітних шумів. При промисловому використанні зазвичай залучають фахівців, які зможуть правильно розрахувати всі параметри клітини. У побуті властивості цього винаходу найчастіше радять використовувати для захисту різноманітних електронних пристроїв (мобільні телефони, планшети і т. д.) від пошкодження електромагнітним випромінюванням або імпульсом (хвилею). Ця хвиля може бути спричинена ядерним вибухом або якимось природним явищем, наприклад, спалахами на сонці. Деякі з них навіть будують собі будинки, які є «клітинами Фарадея», щоб повністю захиститися від можливого впливу електромагнітних випромінювань. Приклад такого будинку ви бачите на картинці вище. В оселі його господар зможе точно пережити будь-який катаклізм. Особливо популярна ця тема серед людей, які бояться всякого роду випромінювань та їх впливу на здоров'я, а також серед тих, хто вірить у всесвітню катастрофу і готуються до виживання після неї.

Клітка Фарадея - як зробити з підручних засобів?

Найбільш простим варіантом виготовлення клітки Фарадея своїми руками може стати будь-який предмет з герметичним корпусом, електропровідним зовнішнім шаром та не проводять електрику шаром всередині. Таким предметом може стати буквально будь предмет домашнього вжитку, який можна закрити. Форма може бути сама різна: коробка, циліндр, сфера – загалом, що завгодно. Внутрішню частину потрібно зробити з будь-якого матеріалу, який не проводить електрику: картон, папір, дерево, пластик і т. д. Тому найпростіше взяти вже готовий металевий предмет і вставити всередину непровідний електрика шар або, навпаки, взяти предмет з не проводить електрики шару і обернути його зовнішні частини провідним шаром (наприклад, фольгою). Навіть якщо ви просто обернете свій прилад у фольгу – це вже буде найпростіша клітка Фарадея, своїми руками зроблена. Зверніть увагу! Найбільшою ефективністю володіють саморобні клітки, зроблені з дерев'яно-каркасних конструкцій з використанням сіток з міді або алюмінію. Якщо ви вирішили провести монтаж клітки Фарадея з уже готового металевого предмета, то переконайтеся, що кришка і ящик мають хороший контакт, який забезпечує надійний захист від проникнення випромінювання всередину. А також, що предмет зроблений з гальванізованого металу. Ця клітка Фарадея (фото представлено) зроблена зі звичайного дерев'яного ящика. Із звичайного сміттєвого металевого бака, металевого ящика або неемальованого відра з кришкою теж можна зробити клітку Фарадея, просто виклавши внутрішню поверхню картоном. Ось такий старий ящик для інструментів може стати прекрасною основою для даного приладу.

Може клітина мати отвори?

Якщо ці отвори відносно невеликі по відношенню до довжини хвилі, тоді так, вона може мати отвори. Наприклад, для хвилі 1 ГГц довжина хвилі становить 03 м у вільному просторі, тому якщо в клітці отвори менше цього значення, все в порядку! Тому так часто будують клітини з сітки.

Що робити з дверима?

Якщо ви збираєтеся побудувати велику клітку з дверима або зазорами між кришкою і основою, тоді можливе невелике проникнення електромагнітного випромінювання всередину клітини. Тому найкраще для такого роду конструкцій використовувати на швах стрічку або матеріал, який проводить електрику і при цьому закриває шов.

Що можна використовувати з підручних засобів?

Дозволяється використовувати все, що бачите в своєму будинку, якщо це зроблено з провідних матеріалів. Прикладів можна навести багато:

металеві сміттєві баки;

відра;

ящики;

коробки;

корпусу мікрохвильовок і т. д.

Потрібно заземлювати конструкцію?

Досі не єдиної думки з приводу того, чи потрібно заземлювати клітки Фарадея чи ні. Але це залежить від багатьох факторів - розмірів, де і для чого вона буде використовуватися і т. д. Але загальні правила такі: заземлювати не потрібно маленькі конструкції, а от для великих це зробити необхідно. У великій клітці може виникнути електромагнітне випромінювання, яке може нашкодити людині, якщо він випадково торкнеться працюючого приладу. Тоді як у маленького розміру клітці випромінювання невелика. Тому перед тим як продумувати конструкцію, уважно вивчіть рекомендації щодо заземлення.

Як перевірити роботу клітки Фарадея?

Можна покласти всередину працюючий радіоприймач з включеним якимось сильним FM-каналом. Якщо після того як закриєте клітку ви все ще чуєте роботу радіоприймача, значить, вона недостатньо щільно закрита. Чи можна покласти всередину мобільний телефон і спробувати подзвонити на нього. Якщо телефон буде поза зоною прийому, отже, клітина працює добре. Отже, тепер ви знаєте, що таке, для чого потрібна та як зробити клітку Фарадея своїми руками. Купуючи готову клітку або вирішуючи зробити її самостійно, переконайтеся, що розмір ваші відповідає потребам, і ви зможете помістити в неї все, що хотіли. Потрібна вона для проведення наукових експериментів або для захисту електроніки від впливу електромагнітного випромінювання, не настільки важливо. Ви завжди можете легко зробити вашу власну клітки Фарадея з підручних засобів.