Ilmuwan dan penemu brilian abad ke-19, Michael Faraday, dikenal karena karya aktifnya dengan listrik, medan elektromagnetik, dan fenomena fisik terkait. Salah satu penemuan paling signifikan adalah struktur pelindung yang disebut sangkar Faraday. Di bawah ini kita akan memahami apa itu dan nilai praktis apa yang diwakili oleh penemuan ini.
Isi
Apa itu Sangkar Faraday?
Sangkar Faraday adalah kotak dengan dinding yang terbuat dari logam yang sangat konduktif. Desainnya tidak memerlukan koneksi daya eksternal, tetapi, sebagai aturan, di-ground. Efek fisik sel dimanifestasikan di bawah pengaruh faktor eksternal, yaitu radiasi elektromagnetik.
Konstruksi pertama yang menunjukkan efek pelindung tampak seperti sel biasa, yang memberi nama pada fenomena ini.Faktanya, kawat atau dinding berlubang dari "kotak" nyaman untuk kontrol visual objek atau perangkat yang terletak di dalam ruang terbatas, tetapi mereka dapat dengan mudah diganti dengan yang solid. Yang utama adalah bahannya konduktif.
Prinsip operasi
Tindakan sangkar Faraday didasarkan pada kenyataan bahwa muatan, ketika memasuki konduktor, didistribusikan di permukaannya, sementara di dalamnya tetap netral. Faktanya, seluruh sel, yang terdiri dari bahan konduktif, adalah konduktor tunggal, yang "ujungnya" memperoleh muatan yang berlawanan. Arus listrik yang dihasilkan menciptakan medan yang mengkompensasi pengaruh eksternal. Kekuatan medan listrik di bagian dalam struktur seperti itu adalah nol.
Menariknya, jika bidang dihasilkan di dalam sel, maka efeknya juga berfungsi. Namun, dalam skenario ini, muatan akan didistribusikan ke permukaan bagian dalam kisi atau bidang konduktif lainnya dan tidak akan dapat menembus ke luar.
Dalam terminologi bahasa Inggris, CF terdengar seperti "Faraday shield", yaitu, "Faraday shield / screen". Konsep ini dengan baik menyampaikan esensi perangkat, yang, seperti perisai atau layar pelindung, memantulkan sinar yang memengaruhi isinya.
Harus diingat bahwa efek perisai hanya bekerja pada medan magnet bolak-balik. Itu tidak mengganggu efek magnet konstan atau sedikit variabel, misalnya, potensi magnet alami Bumi.
Untuk menentukan apakah ruang Faraday akan memantulkan radiasi frekuensi tinggi, cukup mengetahui ukuran sel grid (jika bagian konduktif dibuat dalam bentuk sangkar) dan panjang gelombang dari gelombang kerja.Konstruksi efektif jika nilai kedua lebih besar dari yang pertama.
Lingkup penerapan efek CF
Efek yang ditemukan oleh Faraday tidak hanya memiliki arti ilmiah, tetapi juga aplikasi praktis yang cukup luas. Contoh paling sederhana dari sangkar Faraday dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, ia hadir di hampir semua dapur - ini adalah oven microwave. Lima dinding bodinya terbuat dari pelat baja yang cukup tebal, dan di antara dua lapisan kaca pintu terdapat lapisan logam dengan lubang-lubang untuk visibilitas yang lebih baik.
Kabin RF
Kabin frekuensi radio adalah ruangan yang diisolasi dari efek listrik, magnet, dan emisi radio, biasanya di area kecil. Dinding, lantai dan langit-langitnya dilengkapi dengan kisi-kisi yang sangat konduktif yang membentuk sangkar tertutup tetapi tidak terlihat.
ruang MRI
Peralatan presisi tinggi seperti tomografi medis untuk diagnostik resonansi magnetik memerlukan perlindungan yang cermat dari gelombang elektromagnetik eksternal. Pengaruh luar sekecil apa pun dapat mempengaruhi hasil penelitian, sehingga ruangan tempat unit MRI berada benar-benar terlindung.
Laboratorium
Dalam penelitian laboratorium, untuk mendapatkan hasil yang akurat, penting tidak hanya menggunakan peralatan canggih, tetapi juga melindunginya secara andal dari faktor eksternal seperti medan magnet dan listrik.
Harus dipahami bahwa ini tidak hanya mengacu pada radiasi terarah dari sumber tertentu, tetapi juga kebisingan elektromagnetik yang selalu ada di atmosfer, terutama di daerah berpenduduk dan di sekitarnya.
Untuk pelindung peralatan berkualitas tinggi dengan efek CF, diperlukan perhitungan desain khusus dan pemasangan profesional.
Pakaian pelindung
Untuk orang yang bekerja di daerah dengan kemungkinan sengatan listrik yang tinggi, setelan khusus telah dikembangkan. Lapisan atas mereka terbuat dari kain yang mengandung logam dan dipisahkan dari tubuh oleh bahan isolasi. Jika terjadi arus listrik statis atau sisa, muatan mengalir ke bawah kulit terluar kit.
Pakaian pelindung sangat diperlukan saat bekerja dengan saluran tegangan tinggi. Bahkan tanpa energi, mereka mempertahankan tingkat muatan statis yang berbahaya karena berkilo-kilometer kabel listrik.
Di dunia hiburan
Efek CF, yang ditampilkan dengan warna-warni di atas panggung, sangat spektakuler. Dalam hal ini, bukan sangkar sederhana yang sering digunakan, tetapi cangkang yang tampaknya tidak berbobot yang terbuat dari jaring kasar, atau bahkan setelan yang dirancang khusus yang menyerupai pakaian biasa. Dalam hal ini, arus disuplai seefektif mungkin, misalnya, menggunakan kumparan Tesla atau perangkat serupa yang menghasilkan muatan dari generator elektrostatik.
Membuat sangkar Faraday dengan tangan Anda sendiri
Dalam kehidupan sehari-hari, pembuatan CF buatan sendiri mungkin diperlukan untuk "menyembunyikan" gadget dari aksi berbagai gelombang yang dapat menyebabkan gangguan pada "pengisian" elektronik yang sensitif.
Contoh desain seperti itu adalah kotak kayu lapis yang diselesaikan dengan cara tertentu. Karena kayu lapis bertindak sebagai lapisan isolasi, kayu lapis harus benar-benar bersih dan kering. Anda dapat merakit kotak dengan tangan Anda sendiri atau menyiapkannya - yang utama adalah bahwa kotak itu dirakit tanpa menggunakan paku atau pengencang logam lainnya. Perakitan dilakukan dalam beberapa tahap:
- Foil makanan dibagi menjadi beberapa bagian, sesuai dengan ukuran dinding kayu lapis atau blankonya.
- Permukaan kotak masa depan dipangkas dengan kertas timah dari luar. Dalam hal ini, sisi mengkilapnya harus diputar ke luar.
- Dinding diikat dari dalam dengan pita perekat, dan sepasang alas mouse ditempatkan di bagian bawah kotak.
- Diperiksa dengan hati-hati bahwa dalam posisi tertutup tutupnya, lapisan foil membentuk cangkang kontinu, tanpa celah dan retakan sedikit pun.
Opsi kedua mengasumsikan bahwa tangki logam do-it-yourself (panci, kotak, kotak, dll.) Berfungsi sebagai dasar sangkar Faraday, di mana insulasi terbuat dari karton, kayu lapis yang sama atau bahan lainnya. Kondisi penutup yang pas untuk desain ini tidak kalah pentingnya dengan yang dijelaskan di atas.
Apakah saya perlu melakukan grounding?
Tidak ada konsensus tentang perlunya membumikan CF. Adalah wajib untuk membumikan struktur besar dan yang dapat dipengaruhi oleh pelepasan listrik yang sangat kuat.
Pembumian, tentu saja, melindungi dari situasi darurat ketika akumulasi muatan kuat dapat "menerobos" udara dan menabrak benda atau orang terdekat.
Menguji Kandang Faraday Buatan Sendiri
Untuk menguji prinsip sangkar Faraday dalam praktiknya, akan lebih mudah menggunakan radio bertenaga baterai yang ringkas. Itu harus dihidupkan pada volume maksimum dan disetel ke saluran FM paling kuat yang tersedia. Jika sel bekerja, radio di dalamnya akan dibungkam.
Jika penerima setidaknya sedikit, tetapi terdengar, itu berarti penyaringan seratus persen tidak dapat dicapai, dan celah pada lapisan konduktif harus dicari.
Cocok untuk menguji kamera rakitan dan ponsel. Begitu masuk, itu akan berhenti menerima sinyal dari stasiun pangkalan, yaitu, ketika Anda memanggilnya, Anda akan mendengar pesan yang sesuai dari informan otomatis operator seluler.
Artikel serupa:
