Faraday ketrec típusú rácsminta. Egy angliai bár tulajdonosa faraday ketrecet szerelt fel, hogy blokkolja a cellás kommunikációt a létesítményben. A szórakozás világában

A 19. század briliáns tudósa és feltalálója, Michael Faraday az elektromossággal, az elektromágneses mezővel és a kapcsolódó fizikai jelenségekkel kapcsolatos aktív munkájáról ismert. Az egyik legjelentősebb felfedezés a Faraday-ketrec nevű védőszerkezet volt. Az alábbiakban megértjük, mi ez, és milyen gyakorlati értéket képvisel a találmány.

Mi az a Faraday-ketrec

A Faraday ketrec egy doboz, amelynek falai jól vezető fémből készültek. A kialakítás nem igényel külső tápcsatlakozást, de általában földelt. A sejt fizikai hatása egy külső tényező, az elektromágneses sugárzás hatására nyilvánul meg.

Az első konstrukciók, amelyek az árnyékoló hatást demonstrálták, úgy néztek ki, mint egy közönséges cella, és ez adta a nevet ennek a jelenségnek. Valójában a "doboz" huzalai vagy perforált falai kényelmesek a zárt térben található tárgyak vagy eszközök vizuális vezérlésére, de könnyen kicserélhetők szilárdra. A lényeg az, hogy az anyag vezetőképes legyen.

Működési elve

A Faraday ketrec működése azon alapul, hogy a töltés, amikor belép a vezetőbe, eloszlik a felületén, míg a belseje semleges marad. Valójában az egész cella, amely vezető anyagból áll, egyetlen vezető, amelynek "végei" ellentétes töltést kapnak. A keletkező elektromos áram olyan mezőt hoz létre, amely kompenzálja a külső hatásokat. Az elektromos térerősség egy ilyen szerkezet belső részében nulla.

Érdekes módon, ha a mező a cellán belül generálódik, akkor az effektus is működik. Ebben a forgatókönyvben azonban a töltés a rács belső felületén vagy más vezető síkon oszlik el, és nem tud kívülről behatolni.

Az angol terminológiában a CF úgy hangzik, mint „Faraday shield”, azaz „Faraday shield / screen”. Ez a koncepció jól átadja a készülék lényegét, amely pajzshoz vagy védőképernyőhöz hasonlóan visszaveri a tartalmára ható sugarakat.

Emlékeztetni kell arra, hogy az árnyékoló hatás csak váltakozó mágneses téren működik. Nem zavarja az állandó vagy enyhén változó mágneses hatást, például a Föld természetes mágneses potenciálját.

Annak meghatározásához, hogy a Faraday-kamra visszaveri-e a nagyfrekvenciás sugárzást, elegendő ismerni a rácscellák méretét (ha a vezető rész ketrec formájában van kialakítva) és a ható hullám hullámhosszát. A konstrukció akkor hatásos, ha a második érték nagyobb, mint az első.

A CF hatás alkalmazási körei

A Faraday által felfedezett hatásnak nemcsak tudományos jelentése van, hanem meglehetősen széles is gyakorlati használat. A Faraday-ketrec legegyszerűbb példája megtalálható a mindennapi életben, szinte minden konyhában jelen van - ez egy mikrohullámú sütő. Testének öt fala meglehetősen vastag acéllemezekből készült, a két ajtóüveg réteg között pedig egy fémréteg található, a jobb láthatóság érdekében perforációkkal.

RF kabin

A rádiófrekvenciás kabin az elektromos, mágneses és rádiósugárzás hatásaitól elszigetelt helyiség, általában kis terület. Falai, padlója és mennyezete nagy vezetőképességű rácsokkal van felszerelve, amelyek zárt, de láthatatlan ketrecet alkotnak.

MRI szobák

A nagy pontosságú berendezések, például a mágneses rezonancia diagnosztikához használt orvosi tomográf gondos védelmet igényel a külső elektromágneses hullámokkal szemben. A legkisebb harmadik fél befolyása is befolyásolhatja a vizsgálat eredményét, így a helyiség, amelyben az MRI egység található, teljesen árnyékolt.

Laboratóriumok

NÁL NÉL laboratóriumi kutatás a pontos eredmények eléréséhez nemcsak a fejlett berendezések használata fontos, hanem a külső tényezők, például a mágneses és elektromos mezők elleni megbízható védelem is.

Meg kell érteni, hogy ez nem csak meghatározott forrásokból származó irányított sugárzásra vonatkozik, hanem a légkörben folyamatosan jelen lévő elektromágneses zajra is, különösen a településeken és azok környékén.

A CF hatású berendezések jó minőségű árnyékolásához speciális tervezési számítások és szakszerű telepítés szükséges.

Védőruhák

Azon emberek számára, akik olyan területeken dolgoznak, ahol nagy az áramütés valószínűsége, speciális öltönyöket fejlesztettek ki. Felső rétegük fémtartalmú szövetből készült, és szigetelőanyaggal van elválasztva a testtől. Maradék statikus vagy elektromos áram esetén a töltés lefolyik a készlet külső burkolatán.

A védőruházat nélkülözhetetlen a nagyfeszültségű vezetékekkel végzett munka során. Még áramtalanítva is megtartják a veszélyes szintű statikus töltést a sok kilométernyi elektromos vezeték miatt.

A szórakozás világában

A színpadon színesen megjelenített CF effekt nagyon látványos. Ilyenkor gyakran nem egyszerű kalitkát használnak, hanem egy súlytalannak tűnő durva hálóból készült héjat, vagy akár egy speciálisan kialakított, hétköznapi ruhákra emlékeztető öltönyt. Ebben az esetben az áramot a lehető leghatékonyabban táplálják, például Tesla tekercsekkel vagy hasonló eszközökkel, amelyek elektrosztatikus generátorból hoznak létre töltést.

Faraday ketrec készítése saját kezűleg

A mindennapi életben szükség lehet egy házi készítésű CF gyártására, hogy „elrejtse” a kütyüket a különféle hullámok hatása elől, amelyek zavarokat okozhatnak az érzékeny elektronikus „tömésben”.

Egy ilyen kialakításra példa egy bizonyos módon elkészült rétegelt lemez doboz. Mivel a rétegelt lemez szigetelőrétegként működik, tökéletesen tisztának és száraznak kell lennie. A dobozt összeszerelheti saját kezével, vagy készre is viheti - a lényeg az, hogy szögek vagy más fém rögzítőelemek használata nélkül kerüljön összeszerelésre. Az összeszerelés több szakaszban történik:

1. Az élelmiszerfóliát szegmensekre osztják, a rétegelt lemez falainak vagy azok lapjainak mérete szerint.
2. A jövő dobozának felületei kívül fóliával díszítve. Ebben az esetben a fényes oldalát kifelé kell fordítani.
3. A falakat belülről ragasztószalaggal rögzítjük, a doboz aljára pedig egy pár egérpad kerül.
4. Gondosan ellenőrizni kell, hogy a fedél zárt helyzetében a fóliaréteg összefüggő héjat képezzen, a legkisebb rések és törések nélkül.

A második lehetőség azt feltételezi, hogy a saját kezű Faraday ketrec alapja egy fémtartály (serpenyő, doboz, doboz stb.), amelyben a szigetelés kartonból, azonos rétegelt lemezből vagy más anyagból készül. A fedél szoros illeszkedésének feltétele ennél a kialakításnál nem kevésbé fontos, mint a fent leírtaknál.

Kell-e földelni?

Nincs egyetértés a CF földelésének szükségességéről. Kötelező földelni a nagy szerkezeteket és azokat, amelyeket különösen erős elektromos kisülés érhet.

A földelés természetesen megóv a vészhelyzetektől, amikor a felgyülemlett erős töltés „áttörheti” a levegőt, és eltalálhat egy közeli tárgyat vagy személyt.

Házi készítésű Faraday-ketrec tesztelése

A Faraday ketrec elvének gyakorlati teszteléséhez a legkényelmesebb egy kompakt, akkumulátoros rádiót használni. Maximális hangerőn kell bekapcsolni, és az elérhető legerősebb FM csatornára kell hangolni. Ha a cella működik, a benne lévő rádió elnémul.

Ha a vevő legalább egy kicsit, de hallható, akkor nem lehetett száz százalékos árnyékolást elérni, és meg kell keresni a réseket a vezető rétegben.

Alkalmas saját összeszerelt fényképezőgép és mobiltelefon tesztelésére. Ha már bent van, akkor leállítja a bázisállomások jeleinek fogadását, vagyis amikor hívja, a megfelelő üzenetet fogja hallani a mobilszolgáltató automatikus informátorától.

Michael Faraday híres angol kísérleti tudós volt, aki olyan zseniális találmányokat adott a világnak, mint az elektromágneses indukció, amely az elektromosság előállításának alapja, egy villanymotor, egy transzformátor és sok más eszköz, amelyeket ma is használunk.

De ma egy olyan eszközről fogunk beszélni, amelyet a 19. század közepén talált fel. Ez az úgynevezett Faraday ketrec.

A készülék működése azon alapul, hogy a zárt elektromosan vezető héjban lévő elektronok elektromos térbe kerülve képesek olyan töltést szerezni, amely kompenzálja a külső mezők hatását. Így a sejtfalak megvédik a belső teret a külső hatásoktól. elektromágneses sugárzás.

Egy ilyen Faraday-ketrec még az elektromos kisüléstől is megvédheti az embert. De fordított sorrendben a Faraday-ketrecben keletkező sugárzás nem jön ki, ha vezető réteget készítünk benne. Ezért például védve vagyunk a mikrohullámú sütő sugárzásától, ha működése közben a közelében vagyunk.

Miért hívják ezt az eszközt cellának?

Néhányan még saját házat is építenek, amelyek "Faraday-ketrecek", hogy teljesen megvédjék magukat az elektromágneses sugárzás lehetséges hatásaitól. A fenti képen láthat egy példát egy ilyen házra. Egy lakásban a tulajdonosa biztosan képes lesz túlélni bármilyen kataklizmát. Ez a téma különösen népszerű azok körében, akik félnek mindenféle sugárzástól és annak egészségre gyakorolt ​​hatásától, valamint azok körében, akik hisznek a globális katasztrófában, és túlélni készülnek utána.

Faraday ketrec - hogyan készítsd el rögtönzött eszközökből?

A Faraday-ketrec saját kezű készítésének legegyszerűbb módja lehet bármilyen tárgy, amelynek lezárt háza, elektromosan vezető külső rétege és belül nem vezető rétege van.

Szó szerint minden összecsukható háztartási cikk válhat ilyenné. A forma nagyon eltérő lehet: doboz, henger, gömb - általában bármi. Belső rész minden olyan anyagból kell készülnie, amely nem vezet elektromosságot: kartonból, papírból, fából, műanyagból stb. Ezért a legegyszerűbb, ha veszünk egy kész fémtárgyat, és belehelyezünk egy nem vezető réteget, vagy fordítva. egy tárgyat egy nem vezető rétegből, és csavarja be a külső részeit vezető réteggel (például fóliával). Még ha csak fóliába csomagolja a készülékét, máris a legegyszerűbb Faraday ketrec lesz, amelyet saját maga készített.

Jegyzet! A leghatékonyabbak a saját készítésű ketrecek, amelyek favázas szerkezetekből készülnek réz- vagy alumíniumhálóval. Ha úgy dönt, hogy a Faraday ketrecet egy már kész fémtárgyból szereli fel, akkor ügyeljen arra, hogy a fedél és a doboz jó érintkezésben legyen, ami megbízható védelmet nyújt a sugárzás behatolása ellen. És azt is, hogy az elem horganyzott fémből készül.

Ez a Faraday-ketrec (a képen látható) egy közönséges fadobozból készült.

Egy közönséges fém szemetesből, fémdobozból vagy zománcozatlan fedelű vödörből egyszerűen kirakással Faraday-ketrecet is készíthet. belső felület karton.

Íme egy régi szerszámosláda, ami remek alap lehet ehhez a készülékhez.

Lehetnek-e lyukak egy cellában?

Ha ezek a lyukak viszonylag kicsik a hullámhosszhoz képest, akkor igen, lehetnek lyukak. Például egy 1 GHz-es hullámnál a hullámhossz 0,3 m szabad térben, tehát ha a cellában lévő lyuk kisebb ennél az értéknél, akkor minden rendben! Ezért gyakran építsünk cellákat a rácsból.

Mit kell csinálni az ajtóval?

Ha nagy ketrecet kíván építeni ajtóval vagy résekkel a fedél és az alap között, akkor előfordulhat, hogy kis mennyiségű elektromágneses sugárzás jut be a ketrecbe. Ezért az ilyen típusú konstrukcióknál a legjobb, ha a varratokon szalagot vagy olyan anyagot használnak, amely vezeti az elektromosságot, és egyben lezárja a varrást.

Mit lehet rögtönzött eszközökből felhasználni?

Mindent használhat, amit otthonában lát, feltéve, hogy vezető anyagból készült. Sok példa van:

• fém szemetes edények;
• vödrök;
• dobozok;
• dobozok;
• mikrohullámú sütőházak stb.

A szerkezetet földelni kell?

Még mindig nincs konszenzus abban, hogy a Faraday-ketrecet földelni kell-e vagy sem.

De ez sok tényezőtől függ - a méret, hol és mire fogják használni, stb. De Általános szabályok a következők: a kisméretű szerkezeteket nem kell földelni, a nagyoknál viszont igen.

Egy nagy ketrecben elektromágneses sugárzás léphet fel, amely károsíthatja az embert, ha véletlenül hozzáér egy működő eszközhöz. Míg be kis méret a sejtsugárzás kicsi.

Ezért, mielőtt átgondolná a tervezést, alaposan tanulmányozza a földelésre vonatkozó ajánlásokat.

Hogyan ellenőrizhető a Faraday ketrec működése?

Be lehet rakni egy működő rádiót valamiféle erős FM csatornával. Ha a ketrec bezárása után is hallja a rádiót, akkor az nincs elég szorosan bezárva.

Vagy behelyezhet egy mobiltelefont, és megpróbálhatja felhívni. Ha a telefon a vételi területen kívül van, akkor a cella jól működik.

Tehát most már tudja, mi ez, mire való, és hogyan készítsünk Faraday-ketrecet saját kezűleg. Akár előre elkészített ketrecet vásárol, akár saját készítésű, győződjön meg arról, hogy a méret megfelel az Ön igényeinek, hogy bármit elférjen benne. Nem olyan fontos, hogy tudományos kísérletek végzéséhez vagy az elektronika elektromágneses sugárzás hatásaitól való megvédéséhez szükséges. Mindig könnyedén elkészítheti saját Faraday ketrecét kéziszerszámokból.

Testnév oktatási Minisztérium	Az Oktatási Minisztérium Taimyr Dolgano-Nyenyec városi körzetének igazgatása
Az oktatási intézmény neve	Taimyr Városi Állami Oktatási Intézmény "Dudinskaya 7. Sz. Középiskola"
Konferencia neve	Önkormányzati tudományos és gyakorlati kutatási konferencia ill tervezési munkák"Arany toll"
Munka típusa	Kutatómunka
Útvonal neve (szakasz)	Fizika és matematika
A munka témája neve	"Faraday ketrec"
TELJES NÉV szerző	Mastyugin Dmitrij Szergejevics, született 2000. május 28-án
Lakcím	Dudinka, st. Dudinskaya, 13, 328. lakás
Tanulás helye	TMK EI "Dudinskaya School No. 7"
Osztály	9 "B"
tudományos tanácsadója	Prohorov Denis Viktorovich
elérhetőség	8-913-502-24-66

annotáció

Ebben a cikkben a személy és a különféle célú berendezések elektromágneses sugárzás elleni védelmének egyik problémáját veszem figyelembe. A szakirodalom elemzése során figyelmemet a Faraday ketrecmodellre is fordítottam. És azon töprengtem, hogy lehet-e kis és nagy léptékben létrehozni egy ilyen sejtet.

Felállított egy hipotézist:

Meghatározta a munka célját:

Feladatok beállítása:

Ennek eredményeként tanulmányozta a Faraday-ketrec elvét. A készülék működése azon alapul, hogy egy zárt elektromosan vezető héjban lévő elektronok képesek töltést szerezni, amikor elektromos térbe lépnek.

Faraday ketrec modelljét készítette. Ez a doboz nem vezetőképes és alumínium felületű. Kiderült, hogy a készülék késlelteti az elektromágneses sugárzást.

Tartalomjegyzék

Bevezetés …………………………………………………………………..

3

Elméleti rész ………………………………………………………

4

I. fejezet Elektromágneses sugárzás ……………………………………..

4

Az elektromágneses sugárzás fizikai lényege. Fajták……

4

A mobiltelefonok elektromágneses sugárzása ………………

5

Michael Faraday felfedezése …………………………………………….

6

FejezetII. Gyakorlati rész …………………………………………….

9

Faraday-ketrec készítése …………………………………………

9

Nedvszívó anyag elméleti számítása a hallgatóság számára

11

Következtetés ……………………………………………………………….

12

Bibliográfia ………………………………………………………

13

Pályázatok ………………………………………………………………..

14

Bevezetés

Néha észrevettem, hogy egyes helyiségekben a cellás kapcsolat gyengülni kezd, vagy akár teljesen meg is szűnik. Felkeltette az érdeklődésemet ez a kérdés, és elkezdtem tanulmányozni ennek a jelenségnek az okait. Kiderült, hogy az úgynevezett Faraday-ketrec okoz ilyen hatást.

Hipotézis: reális-e úgy felkészíteni a hallgatóságot a vizsgákra, hogy a vizsga alatt ne lehessen internetezni, ha mégis sikerült kommunikációs eszközöket bevinni az irodába.

Célkitűzés: elvégzi a közönség felszereléséhez szükséges műszaki anyagszámítást.

Munkafeladatok:

1) Felfedni az elektromágneses sugárzás fogalmának lényegét;

2) A Faraday-ketrec működési elvének tanulmányozása;

3) Készíts egy modellt a Faraday ketrecről;

4) Alkalmazza a megszerzett ismereteket a tervezésben.

A vizsgálat tárgya - elektromágneses sugárzás.

Tanulmányi tárgy - az anyagok azon képessége, hogy késleltetik az elektromágneses sugárzást.

Kutatási technikák és módszerek:

Szakirodalom tanulmányozása;

Internetes források tanulmányozása;

Faraday ketrec készítése;

Számítás elfogyasztható.

Elméleti rész

I. fejezet Elektromágneses sugárzás

1. Az elektromágneses sugárzás fizikai lényege. Fajták

Az életfolyamatban lévő személyt természetes mágneses mezők (a Föld mágneses tere, a Nap rádiósugárzása, a légköri elektromosság), valamint a mesterséges elektromágneses mezők hatnak. Ha a természetes elektromágneses tér gyakorlatilag változatlan maradt évezredek óta, akkor a mesterséges elektromágneses terek szintje drámaian megnőtt az elmúlt évtizedekben.

A mesterséges elektromágneses terek forrásai: alacsony frekvenciájú elektromágneses terek, amelyeket a ipari termelés nagyfrekvenciás mezők (rádiókommunikáció, TV, műsorszórás); mikrohullámú elektromágneses mezők (radar, navigáció, orvostudomány, celluláris kommunikáció).

Az elektromágneses sugárzás fajtái

Az elektromágneses sugárzást általában frekvenciatartományokra osztják. A tartományok között nincsenek éles átmenetek, néha átfedik egymást, és a közöttük lévő határok feltételesek. Mivel a sugárzás terjedési sebessége állandó, rezgéseinek frekvenciája szorosan összefügg a vákuum hullámhosszával.

Rádióhullámok - elektromágneses sugárzás 5 × 10-5 - 1010 méter hullámhosszúsággal és frekvenciákkal, 6 × 1012 Hz-től többig. A rádióhullámokat rádióhálózatokban adatátvitelre használják. Rádióhullámok keletkeznek, amikor a megfelelő frekvenciájú váltakozó áram folyik át a vezetőkön. Ezzel szemben a téren áthaladó elektromágneses hullám a vezetőben a neki megfelelő váltakozó áramot gerjeszti. Ezt a tulajdonságot a rádiótechnikában használják antennák tervezésekor. Ebben a tartományban a zivatarok a hullámok természetes forrásai.

A spektrum optikai tartománya látható, infravörös és ultraibolya sugárzásból áll. Egy ilyen tartomány kiválasztását nemcsak a spektrum megfelelő részeinek közelsége indokolja, hanem a tanulmányozására használt és történelmileg elsősorban a látható fény vizsgálatában kialakult műszerek (lencsék és tükrök a sugárzás fókuszálására) hasonlóságából. , prizmák, diffrakciós rácsok, zavaró eszközök a sugárzás spektrális összetételének tanulmányozására stb.).

A spektrum optikai tartományában a hullámok frekvenciája már összevethető az atomok és molekulák sajátfrekvenciájával, hosszuk pedig összevethető a molekulaméretekkel és a molekulák közötti távolságokkal. Ennek köszönhetően az anyag atomisztikus szerkezetéből adódó jelenségek jelentőssé válnak ezen a területen. Ugyanezen okból a hullámtulajdonságokkal együtt megjelennek a fény kvantumtulajdonságai is.

Az optikai sugárzás leghíresebb forrása a Nap. Felülete (fotoszféra) 6000 fokos hőmérsékletre melegszik fel és ragyogó fehér fénnyel világít (a napsugárzás folyamatos spektrumának maximuma az 550 nm-es "zöld" tartományban található, ahol a szem maximális érzékenysége is található). Pontosan azért, mert egy ilyen csillag közelében születtünk, az elektromágneses sugárzás spektrumának ezt a részét érzékszerveink közvetlenül érzékelik.

Az optikai tartományba eső sugárzás különösen akkor keletkezik, amikor a testeket felmelegítik ( infravörös sugárzás termikusnak is nevezik) az atomok és molekulák hőmozgása miatt. Minél erősebben melegszik fel a test, annál nagyobb a frekvencia, amelyen sugárzási spektrumának maximuma található. Egy bizonyos melegítéssel a test a látható tartományban (izzás) kezd világítani, először vörösen, majd sárgán és így tovább. Ezzel szemben az optikai spektrum sugárzása termikus hatással van a testekre.

Az optikai sugárzás kémiai és biológiai reakciókban keletkezhet és regisztrálható. Az egyik leghíresebb kémiai reakciók, amelyek az optikai sugárzás vevői, a fotózásban használatosak. A legtöbb földi élőlény energiaforrása a fotoszintézis – egy biológiai reakció, amely növényekben a Nap optikai sugárzásának hatására megy végbe.

2. A mobiltelefonok elektromágneses sugárzása

A cellás rádiótelefon ma az egyik legintenzívebben fejlődő távközlési rendszer. A cellás kommunikációs rendszer fő elemei a bázisállomások (BS) és a mobil rádiótelefonok (MRT). A bázisállomások rádiókommunikációt tartanak fenn a mobil rádiótelefonokkal, aminek következtében a BS és az MRI elektromágneses sugárzás forrásai az UHF tartományban. A cellás rádiókommunikációs rendszer fontos jellemzője a rendszer működéséhez lekötött rádiófrekvenciás spektrum nagyon hatékony kihasználása, amely lehetővé teszi jelentős számú előfizető számára a telefonkommunikáció biztosítását. A rendszer azt az elvet használja, hogy egy bizonyos területet zónákra vagy "cellákra" oszt fel, általában 0,5-10 kilométeres sugarú körben.

A bázisállomások a lefedettségükben elhelyezkedő mobil rádiótelefonokkal kommunikálnak, és jel vételi és adási módban működnek. A szabványtól függően a BS elektromágneses energiát bocsát ki a 463 és 1880 MHz közötti frekvenciatartományban. A BS antennákat a talajtól 15-100 méter magasságban szerelik fel meglévő épületekre vagy speciálisan épített árbocokra.

A cellás kommunikációs rendszer kiépítésének technológiai követelményei alapján az antenna mintázatát a függőleges síkban úgy számítják ki, hogy a fő sugárzási energia (több mint 90%) egy meglehetősen keskeny "nyalábban" koncentrálódjon. Mindig azoktól a szerkezetektől távolabb, amelyeken a BS antennák találhatók, és a szomszédos épületek fölé, ami szükséges feltétel a rendszer normál működéséhez.

A mobil rádiótelefon (MRT) egy kis adó-vevő. A telefon szabványától függően az átvitel a 453-1785 MHz frekvenciatartományban történik. Az MRI sugárzási teljesítmény egy változó érték, amely nagymértékben függ a kommunikációs csatorna „mobil rádiótelefon – bázisállomás” állapotától, azaz minél magasabb a BS jelszint a vételi helyen, annál kisebb az MRI sugárzási teljesítménye. A maximális teljesítmény 0,125–1 W tartományban van, de valós helyzetben általában nem haladja meg a 0,05–0,2 W-ot.

3. Michael Faraday felfedezése

Faraday következő kijelentése 1854-ből származik: "Biztos vagyok abban, hogy az igazságot erről az életről még az emberi bölcsesség legpáratlanabb megnyilvánulása által sem lehet megszerezni. Nem saját elménkből derül ki, hanem a bizonyítékokba vetett elemi hitnek köszönhetően. nekünk adták." Abból, hogy kísérletei milyen tökéletesek és egyszerűségükben meglepőek voltak, elmondhatjuk, hogy Faraday a tudományt szolgálta szó szerint hűségesen.

Michael Faraday még életében híres volt, és megjósolta a tudományos gondolkodás fejlődését az elkövetkező évtizedekben. Annyira ellentmondásos figura volt, hogy tanítványai és követői briliáns felfedezéseit az elégtelen műveltségnek tartották, és a tudós jellemének „furcsasága” miatt nem bíztak kísérletei pontosságában. Talán van ebben némi igazság: a maga sajátos módján haladva a tudományban, teljesen ellentmondva az uralkodó tudományos világképnek, Faraday gyakran talált olyan mintákat és látott olyan kölcsönös kapcsolatokat, ahol előtte senki sem ismerte fel és nem láthatta...

Michael Faraday olyan zseniális találmányokat adott a világnak, mint az elektromágneses indukció, amely az elektromosság előállításának alapja, egy villanymotor, egy transzformátor és sok más eszköz, amelyeket ma is használunk.

Mesélek egy készülékről, amit a 19. század közepén talált fel. Ez az úgynevezett Faraday ketrec.

A készülék működése azon alapul, hogy a zárt elektromosan vezető héjban lévő elektronok elektromos térbe kerülve képesek olyan töltést szerezni, amely kompenzálja a külső mezők hatását. Így a cella falai megvédik a belső teret a külső elektromágneses sugárzás hatásaitól.

Egy ilyen Faraday-ketrec még az elektromos kisüléstől is megvédheti az embert. De fordított sorrendben a Faraday-ketrecben keletkező sugárzás nem jön ki, ha vezető réteget készítünk benne. Ezért például védve vagyunk a mikrohullámú sütő sugárzásától, ha működése közben a közelében vagyunk.

Miért hívják ezt az eszközt cellának?

Mert az elsőket fémketreccel vitték ki. És még ma is készülnek az ipari formatervezési minták, és úgy néznek ki, mint egy fémketrec, amely jól vezeti az elektromosságot. Hatékonysága és teljesítménye függ az anyag vastagságától, amelyből készült, valamint a nyílás méretének és a ható külső tér hullámhosszának arányától.

Faraday ketrec - működési elv

Minden ötletes egyszerű! Tehát ennek az eszköznek a működési elve nagyon egyszerű - amikor egy Faraday-ketrec elektromos térnek van kitéve, az anyag belsejében lévő szabad elektronok, amelyekből készült, mozogni kezdenek, és bizonyos módon összegyűlnek. Ennek eredményeként a sejt szemközti falai ellentétes töltéseket kapnak, új mezőt hozva létre, amely a külsővel ellentétes irányú. Ez az új mező a külső elektromágneses tér hatását kompenzálja, ami azt jelenti, hogy a cellában nincs elektromos zaj vagy elektromos tér.

Ez a reflexiós vagy árnyékolási módszer csak akkor működik, ha elektromos mezőknek és váltakozó mágneses mezőknek van kitéve, amelyeket szintén ezek generálnak. Ez az eszköz nem tud védekezni a statikus mágneses tér ellen.

Mire való?

Főleg az iparban használják a berendezések nem kívánt elektromágneses sugárzás elleni védelmére. Például orvosi tomográfok telepítésekor. Nagyon gyakran használják laboratóriumokban, ahol nagy pontosságú méréseket kell végezni és csökkenteni kell az elektromágneses zaj hatását. Az ipari felhasználásban általában olyan szakembereket vonnak be, akik az összes cellaparamétert helyesen tudják kiszámítani.

A mindennapi életben ennek a találmánynak a tulajdonságait leggyakrabban mindenféle védelmére javasolják elektronikus eszközök(mobiltelefonok, táblagépek stb.) az elektromágneses sugárzás vagy impulzus (hullám) által okozott károsodástól. Ezt a hullámot valamilyen természeti jelenség, például napkitörések okozhatják.

Néhányan még saját házat is építenek, amelyek "Faraday-ketrecek", hogy teljesen megvédjék magukat az elektromágneses sugárzás lehetséges hatásaitól. A fenti képen láthat egy példát egy ilyen házra. Egy lakásban a tulajdonosa biztosan képes lesz túlélni bármilyen kataklizmát. Ez a téma különösen népszerű azok körében, akik félnek mindenféle sugárzástól és annak egészségre gyakorolt ​​hatásától, valamint azok körében, akik hisznek a globális katasztrófában, és túlélni készülnek utána.

Fejezet II . Gyakorlati rész

1. Faraday ketrec készítése

A Faraday-ketrec saját kezű készítésének legegyszerűbb módja lehet bármilyen tárgy, amelynek lezárt háza, elektromosan vezető külső rétege és belül nem vezető rétege van.

Szó szerint minden összecsukható háztartási cikk válhat ilyenné. A forma nagyon eltérő lehet: doboz, henger, gömb - általában bármi. A belső résznek bármilyen anyagból kell készülnie, amely nem vezet elektromosságot: kartonból, papírból, fából, műanyagból stb. Ezért a legegyszerűbb, ha veszünk egy kész fémtárgyat, és belehelyezünk egy nem vezető réteget, vagy fordítva. , vegyen ki egy tárgyat egy nem vezető rétegből, és csavarja be a külső részeit vezető réteggel (például fóliával). Még ha csak fóliába csomagolja a készülékét, máris a legegyszerűbb Faraday ketrec lesz, amelyet saját maga készített.

Jegyzet! A leghatékonyabbak a saját készítésű ketrecek, amelyek favázas szerkezetekből készülnek réz- vagy alumíniumhálóval. Ha úgy dönt, hogy a Faraday ketrecet egy már kész fémtárgyból szereli fel, akkor ügyeljen arra, hogy a fedél és a doboz jó érintkezésben legyen, ami megbízható védelmet nyújt a sugárzás behatolása ellen. És azt is, hogy az elem horganyzott fémből készül.

Faraday kalitkát is készíthet egy közönséges fém szemetesből, fémdobozból vagy zománcozatlan fedelű vödörből, egyszerűen úgy, hogy a belső felületet kartonpapírral kirakja.

Íme egy régi szerszámosláda, ami remek alap lehet ehhez a készülékhez.

Lehetnek-e lyukak egy cellában?

Ha ezek a lyukak viszonylag kicsik a hullámhosszhoz képest, akkor igen, lehetnek lyukak. Például egy 1 GHz-es hullámnál 0,3 m a szabad térben, tehát ha a cellában lévő lyuk kisebb, mint ez az érték, akkor minden rendben van! Ezért gyakran építsünk cellákat a rácsból.

Mit kell csinálni az ajtóval?

Ha nagy ketrecet kíván építeni ajtóval vagy résekkel a fedél és az alap között, akkor előfordulhat, hogy kis mennyiségű elektromágneses sugárzás jut be a ketrecbe. Ezért az ilyen típusú konstrukcióknál a legjobb, ha a varratokon szalagot vagy olyan anyagot használnak, amely vezeti az elektromosságot, és egyben lezárja a varrást.

Mit lehet rögtönzött eszközökből felhasználni?

Mindent használhat, amit otthonában lát, feltéve, hogy vezető anyagból készült. Sok példa van:

fém szemetes edények;

vödrök;

dobozok;

dobozok;

mikrohullámú sütőházak stb.

A szerkezetet földelni kell?

Még mindig nincs konszenzus abban, hogy a Faraday-ketrecet földelni kell-e vagy sem.

De ez sok tényezőtől függ - méretek, hol és mire fogják használni, stb. De az általános szabályok a következők: a kis szerkezeteket nem kell földelni, de a nagyok esetében ezt meg kell tenni.

Egy nagy ketrecben elektromágneses sugárzás léphet fel, amely károsíthatja az embert, ha véletlenül hozzáér egy működő eszközhöz. Míg egy kis cellában a sugárzás kicsi.

Ezért, mielőtt átgondolná a tervezést, alaposan tanulmányozza a földelésre vonatkozó ajánlásokat.

Hogyan ellenőrizhető a Faraday ketrec működése?

Be lehet rakni egy működő rádiót valamiféle erős FM csatornával. Ha a ketrec bezárása után is hallja a rádiót, akkor az nincs elég szorosan bezárva.

Vagy behelyezhet egy mobiltelefont, és megpróbálhatja felhívni. Ha a telefon a vételi területen kívül van, akkor a cella jól működik.

Tehát most már tudja, mi ez, mire való, és hogyan készítsünk Faraday-ketrecet saját kezűleg. Akár előre elkészített ketrecet vásárol, akár saját készítésű, győződjön meg arról, hogy a méret megfelel az Ön igényeinek, hogy bármit elférjen benne. Nem olyan fontos, hogy tudományos kísérletek végzéséhez vagy az elektronika elektromágneses sugárzás hatásaitól való megvédéséhez szükséges. Mindig könnyedén elkészítheti saját Faraday ketrecét kéziszerszámokból.

2. A nedvszívó anyag elméleti számítása a hallgatóság számára

Dobozt és vezető anyagot választok egy Faraday-ketrec jövőbeli egyszerű modelljéhez.

1. Egy doboz dielektrikum (polipropilén) videokazettábólVHS.

2. Egy tekercs élelmiszer-minőségű vezetőképes alufólia.

A modellből technológiai összeállítást készítek ragasztóval. Sejttesztet csinálok.

V. Először felhívom a telefont, amely egy zárt dobozban van. A hálózat hatótávolságán kívül van.

B. Ezután megpróbálok hívást kezdeményezni a telefonról, ami egy zárt dobozban van. A külső telefon egyáltalán nem reagál.

A fizika tantermi fogyóeszközök számítása:

Hossz - 6 m; szélesség - 5 m; magasság - 3 m; teljes terület - 126 m 2 (mennyezet, padló, négy fal);

Penofol: 4 tekercs (30 m 1,2 m 4 mm) - 8120 rubel;

Gipszkarton - 25 lap (1,2 m 3,0 m) - 8850 rubel (a padló és a dupla üvegezésű ablakok kivételével);

Lenóleum 30 m 2 - 4800 rubel;

Tapéta vagy fotótapéta;

Önmetsző csavarok gipszkartonhoz;

Gitt és alapozó falakhoz és erősítő szalaghoz.

A teljes ár 21770 rubel.

Következtetés

Tanulmányozta a Faraday-ketrec működési elvét. A készülék működése azon alapul, hogy egy zárt elektromosan vezető héjban lévő elektronok képesek töltést szerezni, amikor elektromos térbe lépnek;

Faraday ketrec modelljét készítette. Ez a doboz nem vezetőképes és alumínium felületű. Kiderült, hogy a készülék késlelteti az elektromágneses sugárzást;

Kiszámoltam annak az osztálynak az anyagköltségét is, amelyben a vizsgát megtartják. Olyan alapanyagokat vett igénybe, mint a gipszkarton és a penofol. Pénzügyi költségek: 21770 rubel. Kudrjavcev P. S. Faraday. - M., 1969.

Radovszkij M. I. Mihail Faraday. Bibliográfiai esszé. - M., 1946.

Radovsky M. I. Faraday. - M., 1936.

Faraday M. Kísérleti tanulmányok az elektromosságon. Per angolból. E.A. Chernysheva és Ya.R. Schmidt - Cserniseva. - A Szovjetunió Tudományos Akadémia. 1947.

Alkalmazások

Faraday ketrec készítése

Faraday ketrec teszt

1836-ban egy bizonyos angol tudós, Michael Faraday végzett egy nagyon érdekes és informatív kísérletet. Utasítása szerint egy nagy fakalitkát ónpapír (staniole) lapokkal ragasztottak rá. Ezután elszigetelték a földfelszíntől és erősen feltöltötték a potenciálkülönbség segítségével egy ilyen kialakítású földdel olyan erős volt, hogy amikor a földfelszínhez kapcsolódó testek közeledtek hozzá, szikra szállt ki a külső felületéről. Nem meglepő, hogy ez a Faraday-ketrec sok szemtanúban félelmet keltett. Maga az angol fizikus is bent volt a szerkezetében, és egy nagyon érzékeny elektroszkópot tartott a kezében.

Mit árult el a Faraday-ketrec?

A teszt során egy teljesen működőképes eszköz megmutatta egy fizikus kezében az elektromos töltés teljes hiányát. Ez pedig azt jelenti, hogy egy ilyen szerkezet hatékonyan használható védőpajzsként. Később kiderült, hogy egy ilyen képernyő elektromágneses sugárzást semlegesítő képessége nagymértékben függ az anyag vastagságától, a felületi hatás mélységétől, valamint a nyílások méretének és a ható hullámok hosszának arányától. Így lehetővé tette az emberek számára, hogy megtalálják a módját az érzékeny berendezések és az emberi egészség védelmének káros hatások erős Ezt a tulajdonságot széles körben alkalmazták a gyakorlatban, és nehéz elképzelni, mi történt volna az emberiséggel, ha nincs egy bátor fizikus találékonysága és bátorsága.

Hogyan működik a Faraday ketrec?

Amikor egy zárt elektromosan vezető héj elektromos térbe kerül, szabad elektronokra kezd hatni, aminek következtében egy ilyen szerkezet ellentétes oldalai töltéseket szereznek, amelyek viszont egy olyan mezőt hoznak létre, amely teljesen kompenzálja a külső hatást. Meg kell jegyezni, hogy a Faraday-ketrec csak elektromos mező ellen véd. És a mágneses mező, feltéve, hogy statikus, szabadon behatol a belsejébe. Ezért az ilyen kialakításban lévő iránytű megfelelően fog működni. Dinamikus elektromos tér esetén a következő történik: dinamikus mágneses teret hoz létre, amely a fizika törvényei szerint saját változó elektromos teret hoz létre, ami megakadályozza, hogy egy ilyen képernyőn belül mágneses tér jöjjön létre.

Modern Faraday ketrecek

Jelenleg az angol fizikus által felfedezett jelenséget rádiófrekvenciás kabinokhoz, árnyékolt helyiségekhez, RF dobozokhoz használják. Az ilyen helyiségeket széles körben használják, ahol meg kell védeni az embert az elektromos mezőtől. Ma már általában finom fémhálót vagy perforált acéllemezeket használnak elektromosan vezető anyagként, és magukat a szerkezeteket földelni kell, hogy minden elektromos áramok, amely a külső sugárzás hatására megjelenhet.
Ezenkívül a Faraday-ketrec széles körben használatos számítógépes berendezések, elektronikai alkatrészek stb. mindenféle tesztelésére. Vannak még speciális, egyedi árnyékolókészletek is, és egyes cégek felajánlják, hogy a nagyobb biztonság érdekében kivédik az embereket a lakásukból.

Rejtse el mobiltelefonját vagy okostelefonját a világ elől azáltal, hogy blokkolja a bejövő és kimenő rádiófrekvenciákat a Faraday Pocket segítségével. Hasonló tokok és táskák már megjelentek az árusításban a strébereknek szánt üzletekben és a Kickstarteren „Adatok védelme a hackeléstől” szlogen alatt. Hasonló tokba csomagolva készüléke már nem észlelhető semmilyen WiFi, GPS, Bluetooth, GLONASS és magának a kommunikációs szolgáltatónak, azaz a szolgáltatónak.

Ezenkívül egy ilyen zseb nagyszerű módja annak, hogy szükség esetén azonnal „csatlakoztassa” a telefont: például ha moziban van, lesben (viccben) van, vagy csak meg akarja állítani egy bizonyos személy bosszantó hívásait.

Ehhez csak a nadrág (vagy más megfelelő ruházat) zsebét kell kibélelni egy speciális anyaggal, benne finom fémszövéssel, és a zseb képes lesz visszaverni a bejövő jeleket és elnyelni az energiát. Azt a hatást, amely egy vezető anyagon keresztül véd valamit, "Faraday-ketrecnek" is nevezik (a ketrec feltalálója, Michael Faraday után), innen ered a zsebek, táskák, tokok elnevezése.

Valami hasonlót saját kezűleg varrni - csak köpni. Ráadásul a kíváncsi elmék számára ez vicces tudományos kísérlet elektromos mezővel. Vezetőképes anyag könnyen megtalálható a Runet értékesítésében. Válasszon ripstopot (megerősített szövet) nikkel/réz szövéssel: ez az anyag magas védőképességgel rendelkezik, és vele a legkönnyebb dolgozni. És ne feledje, hogy a kívánt hatás érdekében a réteg hasonló szövet nem kell vastagnak lennie, ami megkönnyíti a dolgokat.

1. Válassz egy olyan nadrágot, amit nem szívesen csinálsz újra. Nem kell kivágni a ruhákat, így nem fogod tönkretenni: válaszd ki azokat, amiket leggyakrabban viselsz, vagy csak varrd meg több pár zsebét így. Egyesek számára fontos, hogy mindkét zsebet vezető anyaggal vonják be, de ne feledje, hogy egy normálisan működő mobiltelefon hordozásához is szüksége van egy szokásos helyre.

2. A nadrágot kifordítjuk, az egyik zsebet kiegyenesítjük, és alá tesszük a vezető anyag szélét. Az optimális, ha a zseb teljesen illeszkedik - a nadrághoz rögzítő varrásoktól a zseb alsó varrásáig. Szövetjelölővel vagy bármi mással (a tolltól a zsírkrétáig vagy egy hegyes szappanig) jelölje meg a vezetőképes anyag zsebét.

3. Kivesszük az anyagot, összehajtogatjuk, hogy a bekarikázott területre 2 réteg anyag kerüljön, ezen a helyen csapokkal levágjuk az anyagot és 2 oldalt kivágunk a zsebnek - a teljes kerületen 1,5-es ráhagyással. 2 cm.

4. Kivesszük a tűket, a zseb két oldalára egy-egy kivágott anyagrészt teszünk, utóbbit teljesen letakarva egy vezetőképes kendővel. Csapokkal összetűzzük mindkét anyagréteget és a zsebet, hogy minden tökéletesen ott maradjon, ahol lennie kell.

5. Megtöltjük a varrógépet közönséges erős szálakkal, és beállítjuk a szokásos egyenes varrás kisebb (maximum átlagos) lépéshosszát. A kerület mentén, a szélétől 1,5-2 cm-es behúzással, ahol lehetséges, a zseb széleit és mindkét vezető anyagdarabot varrjuk. A többit - nehezen elérhető - helyeket tűvel és cérnával kézzel varrjuk. Felülről a zseben át!A zsebet is át- és átvarrjuk! azaz varrja össze mind a 4 réteget: a zseb 2 oldalát és 2 darab vezetőképes anyag tetejét, csak egy kis lyukat hagyva a telefon behelyezésére és kihúzására (de ezt is tegyük meg minden nehézség nélkül, mert elszakíthatja a zsebet az ujjaival).

A zsebben/tokban/Faraday táskában kis lyukak hagyhatók – amennyiben kicsik a beeső elektromágneses hullám hosszához képest. Például egy 1 GHz-es hullám szabad térben 0,3 méter hosszú. És amíg a lyuk lényegesen kisebb ennél a méretnél (például néhány milliméter), nem fog hiányozni nagyszámú hulló hullám. Ezért a telefon zsebében hagyott lyukat le kell zárni - például vezetőképes elektromos szalaggal, vagy a szövetréteg és a zseb egyik oldalának páros varrásakor tépőzárat varrhat a zseb belsejébe a teljes hosszában. a lyuk szélessége felülről. De varrni vagy beilleszteni nem lehet, mert például a farmeren egy sűrű anyag összetartja a zseb széleit.

A legjobb eredmény érdekében a zsebében lévő telefont mindig teljesen le kell takarni egy vezetőképes kendővel. De tépőzár nélkül zsebre dugták a kezüket, vagy egyszerűen lehajoltak / leültek - és ennyi, a jel újra átmegy.

Táska/tok

Ami a lyukakat és a megbízhatóságot illeti, analógia alapján sokkal jobb (vezető anyag plusz sűrű szövet, hogy a tok erős legyen), ha bármelyik készülékéhez varrni – legyen az okostelefon vagy táblagép – tépőzáras tokot vagy táskát. a teljes nyitott él minden oldalról.