Genialus XIX a. mokslininkas ir išradėjas Maiklas Faradėjus (Michael Faraday) žinomas dėl savo aktyvaus darbo su elektra, elektromagnetiniu lauku ir susijusiais fizikiniais reiškiniais. Vienas iš svarbiausių jo atradimų - apsauginė konstrukcija, vadinama Faradėjaus narvu. Toliau nagrinėsime, kas tai yra ir kokią praktinę vertę turi šis išradimas.
Turinys
Kas yra Faradėjaus narvas
Faradėjaus narvas - tai dėžė su sienelėmis iš labai laidaus metalo. Konstrukcijai nereikia išorinio maitinimo jungties, tačiau ji paprastai yra įžeminta. Fizinis poveikis narveliui atsiranda, kai jį veikia išorinis veiksnys - elektromagnetinė spinduliuotė.
Pirmosios konstrukcijos, kuriose buvo pademonstruotas ekranavimo efektas, atrodė kaip paprastas narvas, nuo kurio ir kilo šio reiškinio pavadinimas. Iš tikrųjų vielinės arba perforuotos "dėžės" sienelės yra patogios vizualiai apžiūrėti uždaroje erdvėje esančius daiktus ar prietaisus, tačiau jas galima lengvai pakeisti vientisomis sienelėmis. Svarbiausia, kad medžiaga būtų laidi.
Veikimo principas
Faradėjaus narvo veikimas pagrįstas tuo, kad krūvis pasiskirsto laidininko paviršiuje, o viduje lieka neutralus. Iš tikrųjų visa ląstelė, sudaryta iš laidžios medžiagos, yra vientisas laidininkas, kurio "galai" įgyja priešingą krūvį. Tokiu atveju elektros srovė sukuria lauką, kuris kompensuoja išorinį poveikį. Elektrinio lauko stipris tokios struktūros viduje yra lygus nuliui.
Įdomu tai, kad jei laukas sukuriamas ląstelės viduje, efektas taip pat veikia. Tačiau šiuo atveju krūvis pasiskirstys vidiniame tinklelio ar kitos laidžios plokštumos paviršiuje ir negalės prasiskverbti į išorę.
Anglakalbėje terminologijoje QF vadinamas "Faraday shield", t. y. "Faraday'aus skydas/ekranas". Ši sąvoka gerai atspindi prietaiso esmę, kuris, kaip skydas ar apsauginis ekranas, atspindi jo turinį veikiančius spindulius.
Reikėtų nepamiršti, kad ekranavimo efektas veikia tik esant kintamam magnetiniam laukui. Jis netrukdo nuolatiniam ar silpnai kintamam magnetiniam poveikiui, pavyzdžiui, natūraliam žemės magnetiniam potencialui.
Norint nustatyti, ar Faradėjaus kamera atspindės aukšto dažnio spinduliuotę, pakanka žinoti tinklelio dydį (jei laidioji dalis yra pagaminta kaip narvelis) ir įtakojančios bangos ilgį. Dizainas yra veiksmingas, jei antroji reikšmė yra didesnė už pirmąją.
KF poveikio taikymo sritys
Faradėjaus atrastas efektas turi ne tik mokslinę reikšmę, bet ir gana platų praktinį pritaikymą. Paprasčiausią Faradėjaus narvo pavyzdį galima rasti kasdieniame gyvenime; jis yra beveik kiekvienoje virtuvėje - tai mikrobangų krosnelė. Penkios jo sienos pagamintos iš storų plieno plokščių, o tarp dviejų stiklo sluoksnių duryse yra metalinis sluoksnis su perforuotomis skylėmis, kad būtų geriau matomas vaizdas.
Radijo dažnių kabina
RF kabina - tai nuo elektros, magnetinės ir spindulinės spinduliuotės izoliuota patalpa, paprastai nedidelio ploto. Jo sienose, grindyse ir lubose įrengtos itin laidžios grotelės, kurios sudaro uždarą, bet iš išorės nematomą narvą.
MRT patalpos
Labai tikslią įrangą, pavyzdžiui, medicininį magnetinio rezonanso tomografą, reikia kruopščiai apsaugoti nuo išorinių elektromagnetinių bangų. Mažiausia išorinė įtaka gali turėti įtakos tyrimo rezultatams, todėl patalpa, kurioje yra magnetinio rezonanso aparatas, yra visiškai ekranuota.
Laboratorijos
Norint gauti tikslius laboratorinių tyrimų rezultatus, svarbu ne tik naudoti pažangią įrangą, bet ir patikimai apsaugoti ją nuo išorinio poveikio, pavyzdžiui, magnetinių ir elektrinių laukų.
Reikėtų suprasti, kad tai reiškia ne tik kryptingą spinduliuotę iš konkrečių šaltinių, bet ir elektromagnetinį triukšmą, kuris nuolat sklinda atmosferoje, ypač apgyvendintose vietovėse ir šalia jų.
Kokybiškai ekranuojant CF poveikį turinčią įrangą reikia atlikti specialius projektinius skaičiavimus ir profesionaliai ją sumontuoti.
Apsauginiai kostiumai
Specialūs kostiumai buvo sukurti žmonėms, dirbantiems vietose, kuriose yra didelė elektros smūgio rizika. Viršutinis jų sluoksnis pagamintas iš metalo turinčio audinio ir nuo kūno atskirtas izoliacine medžiaga. Veikiant likutinei statinei arba elektros srovei, rinkinio išoriniu apvalkalu teka krūvis.
Dirbant prie aukštos įtampos linijų būtina dėvėti apsauginius drabužius. Net ir išjungus įtampą, juose išlieka pavojingas statinio krūvio lygis dėl daugybės kilometrų elektros laidininkų.
Linksmybių pasaulyje
KF efektas, kuris scenoje yra spalvingas, yra labai įspūdingas. Dažnai naudojamas paprastas narvas, o veikiau iš pažiūros nesvarus didelių akių apvalkalas arba net specialiai sukonstruotas kostiumas, primenantis įprastus drabužius. Šiuo atveju srovė tiekiama kuo veiksmingiau, pavyzdžiui, naudojant Teslos rites ar panašius prietaisus, kurie sukuria krūvį iš elektrostatinio generatoriaus.
Faradėjaus narvo gamyba savo rankomis
Kasdieniame gyvenime gali prireikti pasigaminti naminį narvelį, kad būtų galima "paslėpti" prietaisus nuo įvairių bangų, kurios gali sukelti trikdžių jautriame elektroniniame "įdėkle".
Tokios konstrukcijos pavyzdys - tam tikru būdu apdailinta faneros dėžė. Kadangi fanera yra izoliacinis sluoksnis, ji turi būti visiškai švari ir sausa. Dėžutę galite surinkti patys arba užsisakyti paruoštą, jei ji surenkama nenaudojant vinių ar kitų metalinių tvirtinimo detalių. Surinkimas turi būti atliekamas keliais etapais:
- Maisto folija skirstoma į segmentus pagal faneros sienelių arba jų ruošinių dydį.
- Būsimosios dėžutės paviršiai iš išorės išklojami folija. Blizganti folijos pusė turi būti nukreipta į išorę.
- Viduje sieneles suklijuokite lipnia juosta, o ant dėžės dugno padėkite porą kompiuterinės pelės padėkliukų.
- Atidžiai patikrinkite, ar uždarius dangtelį folijos sluoksnis sudaro vientisą apvalkalą be menkiausių tarpų ar įtrūkimų.
Antrasis variantas numato, kad Faradėjaus narvo su savo rankomis pagrindas yra metalinis bakas (puodas, dėžė, dėžutė ir pan.), kurio viduje izoliacija yra įrengta iš kartono, tos pačios faneros ar kitos medžiagos. Dangčio sandarumo sąlyga šiai konstrukcijai yra ne mažiau svarbi nei pirmiau aprašytai.
Ar reikia atlikti įžeminimo jungtį?
Nėra vieningos nuomonės, ar CF turi būti įžemintas. Dideli statiniai ir konstrukcijos, kurias gali paveikti ypač stiprūs elektros smūgiai, visada turi būti įžeminti.
Įžeminimas neabejotinai apsaugo nuo neįprastų situacijų, kai susikaupęs stiprus krūvis gali "prasiskverbti" pro oro aplinką ir pataikyti į netoliese esantį daiktą ar žmogų.
Namų gamybos Faradėjaus narvo bandymas
Norint praktiškai išbandyti Faradėjaus narvo principą, geriausia naudoti kompaktišką baterijomis maitinamą radijo imtuvą. Jį reikia įjungti maksimaliai garsiai ir nustatyti stipriausią galimą FM kanalą. Jei celė veikia, joje esantis radijas nutildomas.
Jei imtuvas bent šiek tiek girdimas, vadinasi, šimtaprocentinis ekranavimas nepasiektas ir reikia ieškoti tarpų laidžiame sluoksnyje.
Mobilusis telefonas taip pat tinka savarankiškai surinktam fotoaparatui išbandyti. Patekęs į vidų, jis nustos priimti bazinės stoties signalus, o tai reiškia, kad paskambinus į jį išgirsite atitinkamą pranešimą iš mobiliojo ryšio operatoriaus automatinio informatoriaus.
Susiję straipsniai:
