รูปแบบกริดประเภทกรงฟาราเดย์ เจ้าของบาร์ในอังกฤษได้ติดตั้งกรงฟาราเดย์เพื่อบล็อกการสื่อสารเคลื่อนที่ในสถานประกอบการ ในโลกแห่งความบันเทิง

ไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยมแห่งศตวรรษที่ 19 เป็นที่รู้จักจากผลงานด้านไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า และปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง การค้นพบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือโครงสร้างป้องกันที่เรียกว่ากรงฟาราเดย์ ด้านล่างเราจะเข้าใจว่ามันคืออะไรและคุณค่าของสิ่งประดิษฐ์นี้เป็นอย่างไร

กรงฟาราเดย์คืออะไร

กรงฟาราเดย์เป็นกล่องที่มีผนังทำด้วยโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดี การออกแบบไม่ต้องการการเชื่อมต่อพลังงานภายนอก แต่ตามกฎแล้วมีการต่อสายดิน ผลกระทบทางกายภาพของเซลล์นั้นแสดงออกภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกซึ่งก็คือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

โครงสร้างแรกที่แสดงให้เห็นถึงเอฟเฟกต์การป้องกันดูเหมือนเซลล์ธรรมดาซึ่งให้ชื่อแก่ปรากฏการณ์นี้ อันที่จริงลวดหรือผนังที่มีรูพรุนของ "กล่อง" นั้นสะดวกสำหรับการควบคุมด้วยสายตาของวัตถุหรืออุปกรณ์ที่อยู่ภายในพื้นที่ปิด แต่สามารถเปลี่ยนเป็นของแข็งได้อย่างง่ายดาย สิ่งสำคัญคือวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

หลักการทำงาน

การกระทำของกรงฟาราเดย์นั้นขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าประจุเมื่อเข้าสู่ตัวนำนั้นถูกกระจายบนพื้นผิวของมันในขณะที่ด้านในยังคงเป็นกลาง อันที่จริง เซลล์ทั้งหมดซึ่งประกอบด้วยวัสดุนำไฟฟ้าเป็นตัวนำเดียว "ปลาย" ซึ่งได้รับประจุตรงกันข้าม กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะสร้างสนามที่ชดเชยอิทธิพลภายนอก ความแรงของสนามไฟฟ้าในส่วนด้านในของโครงสร้างดังกล่าวเป็นศูนย์

ที่น่าสนใจคือถ้าฟิลด์ถูกสร้างขึ้นภายในเซลล์ เอฟเฟกต์ก็จะใช้ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์สมมตินี้ ประจุจะถูกกระจายไปทั่วพื้นผิวด้านในของกริดหรือระนาบนำไฟฟ้าอื่นๆ และจะไม่สามารถเจาะทะลุภายนอกได้

ในคำศัพท์ภาษาอังกฤษ CF ฟังดูเหมือน "Faraday shield" นั่นคือ "Faraday shield / screen" แนวคิดนี้สื่อถึงแก่นแท้ของอุปกรณ์ได้เป็นอย่างดี ซึ่งก็เหมือนกับเกราะหรือหน้าจอป้องกันที่สะท้อนรังสีที่ส่งผลต่อเนื้อหา

ควรจำไว้ว่าเอฟเฟกต์การป้องกันนั้นใช้ได้เฉพาะกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น ไม่รบกวนผลกระทบทางแม่เหล็กคงที่หรือแปรผันเล็กน้อย เช่น ศักย์แม่เหล็กตามธรรมชาติของโลก

เพื่อตรวจสอบว่าห้องฟาราเดย์จะสะท้อนการแผ่รังสีความถี่สูงหรือไม่ ก็เพียงพอแล้วที่จะทราบขนาดของเซลล์กริด การก่อสร้างจะมีผลถ้าค่าที่สองมากกว่าค่าแรก

ขอบเขตของการใช้เอฟเฟกต์ CF

เอฟเฟกต์ที่ฟาราเดย์ค้นพบไม่เพียงแต่มีความหมายทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังมีความหมายที่ค่อนข้างกว้างอีกด้วย การใช้งานจริง. ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของกรงฟาราเดย์สามารถพบได้ในชีวิตประจำวันซึ่งมีอยู่ในเกือบทุกห้องครัว - นี่คือเตาอบไมโครเวฟ ผนังทั้งห้าของตัวรถทำจากแผ่นเหล็กหนาพอสมควร และระหว่างกระจกประตู 2 ชั้นจะมีชั้นโลหะที่มีรูพรุนเพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

ห้องโดยสาร RF

ห้องโดยสารความถี่วิทยุเป็นห้องที่แยกจากผลกระทบของไฟฟ้า แม่เหล็ก และวิทยุ ซึ่งมักจะเป็นพื้นที่ขนาดเล็ก ผนัง พื้นและเพดานมีตะแกรงนำไฟฟ้าสูงซึ่งสร้างเป็นกรงปิดแต่มองไม่เห็น

ห้อง MRI

อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น เครื่องตรวจเอกซเรย์ทางการแพทย์สำหรับการวินิจฉัยด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก จำเป็นต้องมีการป้องกันอย่างระมัดระวังจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก อิทธิพลจากบุคคลที่สามเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลต่อผลการศึกษา ดังนั้นห้องที่หน่วย MRI ตั้งอยู่จึงได้รับการป้องกันอย่างสมบูรณ์

ห้องปฏิบัติการ

ที่ การวิจัยในห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ ไม่เพียงแต่ต้องใช้อุปกรณ์ขั้นสูงเท่านั้น แต่ยังต้องปกป้องอุปกรณ์จากปัจจัยภายนอก เช่น สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าด้วย

ควรเข้าใจว่าสิ่งนี้ไม่ได้หมายถึงการแผ่รังสีทิศทางจากแหล่งกำเนิดเฉพาะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่ในบรรยากาศอย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตั้งถิ่นฐานและในบริเวณใกล้เคียง

สำหรับการป้องกันอุปกรณ์คุณภาพสูงที่มีเอฟเฟกต์ CF จำเป็นต้องมีการคำนวณการออกแบบเฉพาะและการติดตั้งอย่างมืออาชีพ

ชุดป้องกัน

สำหรับผู้ที่ทำงานในพื้นที่ที่มีโอกาสเกิดไฟฟ้าช็อตสูง ได้มีการพัฒนาชุดพิเศษขึ้น ชั้นบนของพวกเขาทำจากผ้าที่มีโลหะและถูกแยกออกจากร่างกายด้วยวัสดุที่เป็นฉนวน ในกรณีที่มีไฟฟ้าสถิตย์หรือกระแสไฟฟ้าตกค้าง ประจุจะไหลลงมาที่เปลือกนอกของชุดอุปกรณ์

ชุดป้องกันเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อทำงานกับสายไฟฟ้าแรงสูง แม้จะไม่ได้รับพลังงาน แต่ก็ยังมีประจุไฟฟ้าสถิตในระดับที่เป็นอันตรายเนื่องจากสายไฟยาวหลายกิโลเมตร

ในโลกแห่งความบันเทิง

เอฟเฟกต์ CF ที่แสดงสีสันบนเวทีนั้นงดงามมาก ในกรณีนี้ มักไม่ใช้กรงธรรมดา แต่เป็นเปลือกที่ดูเหมือนไร้น้ำหนักซึ่งทำจากตาข่ายหยาบ หรือแม้แต่ชุดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งคล้ายกับเสื้อผ้าธรรมดา ในกรณีนี้ กระแสจะถูกจ่ายอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเช่น การใช้ขดลวดเทสลาหรืออุปกรณ์ที่คล้ายกันที่สร้างประจุจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต

ทำกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเอง

ในชีวิตประจำวัน การผลิต CF แบบโฮมเมดอาจจำเป็นต้อง "ซ่อน" อุปกรณ์จากการกระทำของคลื่นต่างๆ ที่อาจทำให้เกิดการรบกวนใน "การบรรจุ" ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน

ตัวอย่างของการออกแบบดังกล่าวคือกล่องไม้อัดที่ทำเสร็จแล้วด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง เนื่องจากไม้อัดทำหน้าที่เป็นชั้นฉนวน จึงต้องสะอาดและแห้งสนิท คุณสามารถประกอบกล่องด้วยมือของคุณเองหรือเตรียมให้พร้อม - สิ่งสำคัญคือประกอบโดยไม่ต้องใช้ตะปูหรือตัวยึดโลหะอื่น ๆ การประกอบจะดำเนินการในหลายขั้นตอน:

1. ฟอยล์อาหารแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ตามขนาดของผนังไม้อัดหรือช่องว่าง
2. พื้นผิวของกล่องแห่งอนาคตด้วย ข้างนอกตัดแต่งด้วยกระดาษฟอยล์ ในกรณีนี้ควรหันด้านที่มันวาวออกด้านนอก
3. ผนังถูกยึดจากด้านในด้วยเทปกาว และวางแผ่นรองเมาส์ไว้ที่ด้านล่างของกล่อง
4. มีการตรวจสอบอย่างรอบคอบว่าในตำแหน่งปิดของฝา ชั้นฟอยล์จะสร้างเปลือกต่อเนื่องโดยไม่มีช่องว่างและแตกหักน้อยที่สุด

ตัวเลือกที่สองถือว่าพื้นฐานของกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเองคือถังโลหะ (กระทะ, กล่อง, กล่อง ฯลฯ ) ซึ่งภายในนั้นฉนวนทำจากกระดาษแข็งไม้อัดเดียวกันหรือวัสดุอื่น ๆ สภาพของฝาปิดที่พอดีสำหรับการออกแบบนี้มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าที่อธิบายไว้ข้างต้น

ฉันจำเป็นต้องต่อสายดินหรือไม่?

ไม่มีฉันทามติเกี่ยวกับความจำเป็นในการต่อสายดิน CF จำเป็นสำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่ที่กราวด์และโครงสร้างที่อาจได้รับผลกระทบจากการปล่อยไฟฟ้าที่ทรงพลังโดยเฉพาะ

แน่นอนว่าการลงกราวด์ช่วยป้องกันสถานการณ์ฉุกเฉินเมื่อประจุที่สะสมแรงสามารถ "ทะลุ" อากาศและกระแทกวัตถุหรือบุคคลใกล้เคียงได้

การทดสอบ Faraday Cage แบบโฮมเมด

เพื่อทดสอบหลักการของกรงฟาราเดย์ในทางปฏิบัติ จะสะดวกที่สุดที่จะใช้วิทยุที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาดกะทัดรัด ควรเปิดที่ระดับเสียงสูงสุดและปรับเป็นช่อง FM ที่ทรงพลังที่สุดที่มี หากเซลล์ทำงาน วิทยุในเซลล์จะถูกปิดเสียง

หากเครื่องรับมีเสียงเพียงเล็กน้อย แต่ได้ยิน แสดงว่าไม่สามารถคัดกรองได้ 100 เปอร์เซ็นต์ และคุณควรมองหาช่องว่างในชั้นสื่อกระแสไฟฟ้า

เหมาะสำหรับการทดสอบกล้องที่ประกอบเองและโทรศัพท์มือถือ เมื่อเข้าไปข้างในจะหยุดรับสัญญาณจากสถานีฐาน นั่นคือ เมื่อคุณโทรออก คุณจะได้ยินข้อความที่เกี่ยวข้องจากผู้แจ้งอัตโนมัติของผู้ให้บริการมือถือ

ไมเคิล ฟาราเดย์ เป็นนักวิทยาศาสตร์ทดลองชาวอังกฤษที่มีชื่อเสียง ผู้ให้สิ่งประดิษฐ์อันชาญฉลาดแก่โลก เช่น การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งรองรับการผลิตไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมายที่เรายังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

แต่วันนี้เราจะมาพูดถึงอุปกรณ์ที่เขาประดิษฐ์ขึ้นในกลางศตวรรษที่ 19 นี่คือกรงที่เรียกว่าฟาราเดย์

การทำงานของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของอิเล็กตรอนในเปลือกนำไฟฟ้าแบบปิด เมื่อพวกมันเข้าสู่สนามไฟฟ้า เพื่อรับประจุที่ชดเชยผลกระทบของสนามภายนอก ดังนั้นผนังเซลล์จึงปกป้องพื้นที่ภายในจากอิทธิพลภายนอก รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า.

กรงฟาราเดย์ดังกล่าวสามารถปกป้องบุคคลจากกระแสไฟฟ้าได้ แต่ในลำดับที่กลับกัน รังสีที่เกิดขึ้นภายในกรงฟาราเดย์จะไม่ออกมาหากคุณสร้างชั้นตัวนำภายใน ดังนั้นเราจึงได้รับการปกป้องจากรังสีของเตาไมโครเวฟเมื่อเราอยู่ใกล้ระหว่างการใช้งาน

เหตุใดอุปกรณ์นี้จึงเรียกว่าเซลล์

บางคนถึงกับสร้างบ้านของตัวเองซึ่งก็คือ "กรงฟาราเดย์" เพื่อปกป้องตัวเองจากอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์ คุณสามารถดูตัวอย่างบ้านดังกล่าวได้ในภาพด้านบน ในที่พักอาศัย เจ้าของจะสามารถเอาชีวิตรอดจากภัยพิบัติต่างๆ ได้อย่างแน่นอน หัวข้อนี้เป็นที่นิยมโดยเฉพาะในหมู่ผู้ที่กลัวรังสีทุกชนิดและผลกระทบต่อสุขภาพ เช่นเดียวกับผู้ที่เชื่อในภัยพิบัติระดับโลกและกำลังเตรียมที่จะอยู่รอดหลังจากนั้น

กรงฟาราเดย์ - วิธีทำจากวิธีชั่วคราว?

ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดในการสร้างกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเองอาจเป็นวัตถุใดๆ ก็ตามที่มีกล่องปิดสนิท ชั้นนอกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าด้านใน

แท้จริงของใช้ในครัวเรือนใด ๆ ที่สามารถปิดได้จะกลายเป็นรายการดังกล่าว รูปร่างอาจแตกต่างกันมาก: กล่อง, ทรงกระบอก, ทรงกลม - โดยทั่วไปแล้วอะไรก็ได้ ส่วนภายในต้องทำจากวัสดุใด ๆ ที่ไม่นำไฟฟ้า: กระดาษแข็ง กระดาษ ไม้ พลาสติก ฯลฯ ดังนั้นวิธีที่ง่ายที่สุดคือนำวัตถุที่เป็นโลหะสำเร็จรูปและใส่ชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าเข้าไปข้างในหรือในทางกลับกัน วัตถุจากชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าและห่อส่วนด้านนอกด้วยชั้นนำไฟฟ้า (เช่น ฟอยล์) แม้ว่าคุณจะเพิ่งห่ออุปกรณ์ด้วยกระดาษฟอยล์ มันก็จะเป็นกรงฟาราเดย์ที่ง่ายที่สุดแล้วที่คุณสร้างขึ้นเอง

บันทึก! ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือกรงที่สร้างขึ้นเองจากโครงสร้างโครงไม้โดยใช้ตาข่ายทองแดงหรืออลูมิเนียม หากคุณตัดสินใจที่จะติดตั้งกรงฟาราเดย์จากวัตถุโลหะที่ทำเสร็จแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฝาปิดและกล่องสัมผัสกันได้ดี ซึ่งให้การป้องกันที่เชื่อถือได้จากการซึมผ่านของรังสีภายใน และอีกอย่างคือชิ้นงานทำด้วยโลหะอาบสังกะสี

กรงฟาราเดย์นี้ (ภาพแสดง) ทำจากกล่องไม้ธรรมดา

จากถังขยะโลหะธรรมดา กล่องเหล็ก หรือถังไม่มีชื่อที่มีฝาปิด คุณสามารถสร้างกรงฟาราเดย์ได้ด้วยการจัดวาง พื้นผิวด้านในกระดาษแข็ง

นี่คือกล่องเครื่องมือเก่าที่สามารถเป็นฐานที่ดีสำหรับอุปกรณ์นี้

เซลล์สามารถมีรูได้หรือไม่?

หากรูเหล่านี้ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น แสดงว่ามีรูได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับคลื่นที่ 1 GHz ความยาวคลื่นคือ 0.3 ม. ในพื้นที่ว่าง ดังนั้นหากรูในเซลล์น้อยกว่าค่านี้ ทุกอย่างก็เรียบร้อย! ดังนั้นจึงมักจะสร้างเซลล์จากกริด

จะทำอย่างไรกับประตู?

หากคุณกำลังจะสร้างกรงขนาดใหญ่ที่มีประตูหรือช่องว่างระหว่างฝาและฐาน อาจมีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาในกรงเล็กน้อย ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดสำหรับการก่อสร้างประเภทนี้ที่จะใช้เทปหรือวัสดุบนตะเข็บที่นำไฟฟ้าและในขณะเดียวกันก็ปิดตะเข็บ

สิ่งที่สามารถนำมาใช้จากวิธีการชั่วคราว?

คุณได้รับอนุญาตให้ใช้สิ่งที่คุณเห็นในบ้านของคุณตราบเท่าที่มันทำจากวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า มีตัวอย่างมากมาย:

• ถังขยะโลหะ
• ถัง;
• กล่อง;
• กล่อง;
• เรือนไมโครเวฟ ฯลฯ

โครงสร้างจำเป็นต้องต่อสายดินหรือไม่?

ยังไม่มีมติว่ากรงฟาราเดย์ควรจะต่อสายดินหรือไม่

แต่มันขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย - ขนาด ที่ไหน และสำหรับสิ่งที่จะใช้ ฯลฯ แต่ กฎทั่วไปมีดังนี้: ไม่จำเป็นต้องกราวด์โครงสร้างขนาดเล็ก แต่สำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่จำเป็นต้องทำ

ในกรงขนาดใหญ่ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อบุคคลได้หากเขาสัมผัสอุปกรณ์ทำงานโดยไม่ได้ตั้งใจ ในขณะที่ใน ขนาดเล็กการแผ่รังสีของเซลล์มีขนาดเล็ก

ดังนั้นก่อนที่จะคิดออกแบบ ควรศึกษาคำแนะนำสำหรับการลงกราวด์อย่างละเอียดถี่ถ้วน

จะตรวจสอบการทำงานของกรงฟาราเดย์ได้อย่างไร?

คุณสามารถใส่วิทยุที่ใช้งานได้โดยเปิดช่อง FM ที่แรงบางประเภท หากหลังจากปิดกรงแล้ว คุณยังคงได้ยินเสียงวิทยุ แสดงว่าปิดกรงไม่แน่นพอ

หรือจะใส่มือถือเข้าไปลองโทรก็ได้ หากโทรศัพท์อยู่นอกพื้นที่แผนกต้อนรับ แสดงว่าเซลล์ทำงานได้ดี

ตอนนี้คุณรู้แล้วว่ามันคืออะไรมีไว้เพื่ออะไรและวิธีทำกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเอง ไม่ว่าคุณจะซื้อกรงสำเร็จรูปหรือตัดสินใจสร้างกรง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาดเหมาะกับความต้องการของคุณ เพื่อให้คุณใส่ได้ทุกอย่างที่ต้องการ ไม่ว่ามันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์หรือเพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากผลกระทบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าก็ไม่สำคัญ คุณสามารถสร้างกรงฟาราเดย์ของคุณเองได้ง่ายๆ จากเครื่องมือช่าง

ชื่อร่างกาย แผนกการศึกษา	การบริหารงานของเขตเทศบาล Taimyr Dolgano-Nenets ของกรมสามัญศึกษา
ชื่อสถาบันการศึกษา	สถาบันการศึกษาของรัฐ Taimyr "Dudinskaya Secondary School No. 7"
ชื่อการประชุม	การประชุมวิชาการทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของเทศบาลและ งานออกแบบ"ปากกาทอง"
ประเภทของงาน	งานวิจัย
ชื่อทิศทาง (ส่วน)	ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์
ชื่อหัวข้องาน	"กรงฟาราเดย์"
ชื่อเต็ม ผู้เขียน	Mastyugin Dmitry Sergeevich เกิด 28 พฤษภาคม 2000
ที่อยู่	ดูดินกา, เซนต์. ดูดินสกายา อายุ 13 ปี ฉลาด 328
สถานศึกษา	TMK EI "โรงเรียน Dudinskaya หมายเลข 7"
ระดับ	9 "บี"
ที่ปรึกษาวิทยาศาสตร์	Prokhorov Denis Viktorovich
เบอร์ติดต่อ	8-913-502-24-66

คำอธิบายประกอบ

ในบทความนี้ ฉันพิจารณาปัญหาหนึ่งในการป้องกันรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของบุคคลและอุปกรณ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ขณะวิเคราะห์เอกสารทางเทคนิค ฉันยังหันความสนใจไปที่แบบจำลองกรงฟาราเดย์ และฉันสงสัยเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเซลล์ดังกล่าวในขนาดที่เล็กและใหญ่

ได้ตั้งสมมติฐานว่า

กำหนดวัตถุประสงค์ของงาน:

ตั้งค่างาน:

เป็นผลให้เขาศึกษาหลักการของกรงฟาราเดย์ การทำงานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับความสามารถของอิเล็กตรอนในเปลือกนำไฟฟ้าแบบปิดเพื่อรับประจุเมื่อเข้าสู่สนามไฟฟ้า

สร้างแบบจำลองกรงฟาราเดย์ กล่องนี้เป็นพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าและเป็นอลูมิเนียม พบว่าอุปกรณ์หน่วงเวลาการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

สารบัญ

บทนำ …………………………………………………………………..

3

ส่วนทางทฤษฎี ………………………………………………………………

4

บทที่ I. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า …………………………………..

4

สาระสำคัญทางกายภาพของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ชนิด ……

4

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากโทรศัพท์มือถือ ………………

5

การค้นพบไมเคิล ฟาราเดย์ ………………………………………….

6

บทII. ภาคปฏิบัติ ……………………………………………………….

9

ทำกรงฟาราเดย์ ……………………………………

9

การคำนวณทางทฤษฎีของวัสดุดูดซับสำหรับผู้ชม

11

บทสรุป ……………………………………………………………….

12

บรรณานุกรม ………………………………………………………………

13

ใบสมัคร ………………………………………………………………………..

14

บทนำ

บางครั้งฉันสังเกตว่าในบางห้อง การเชื่อมต่อเซลลูลาร์เริ่มอ่อนลงหรือหายไปโดยสิ้นเชิง ด้วยความทึ่งกับคำถามนี้ ฉันจึงเริ่มศึกษาสาเหตุของปรากฏการณ์นี้ ปรากฎว่ากรงที่เรียกว่าฟาราเดย์ทำให้เกิดผลกระทบดังกล่าว

สมมติฐาน: เป็นจริงหรือไม่ที่จะเตรียมผู้ชมสำหรับการสอบในลักษณะที่ไม่สามารถใช้อินเทอร์เน็ตระหว่างการสอบได้หากคุณยังสามารถนำอุปกรณ์สื่อสารเข้ามาในสำนักงานได้

วัตถุประสงค์: ทำการคำนวณทางเทคนิคของวัสดุซึ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ของผู้ชม

งาน:

1) เพื่อเปิดเผยสาระสำคัญของแนวคิดของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

2) เพื่อศึกษาหลักการทำงานของกรงฟาราเดย์

3) สร้างแบบจำลองกรงฟาราเดย์

4) ใช้ความรู้ที่ได้รับในการออกแบบ

วัตถุประสงค์ของการศึกษา - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

วิชาที่เรียน - ความสามารถของวัสดุในการชะลอการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

เทคนิคและวิธีการวิจัย:

การศึกษาวรรณคดีทางเทคนิค

ศึกษาแหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต

ทำกรงฟาราเดย์;

การคำนวณ วัสดุสิ้นเปลือง.

ส่วนทฤษฎี

บทที่ 1 การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

1. สาระสำคัญทางกายภาพของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ชนิด

บุคคลในกระบวนการของชีวิตได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กธรรมชาติ (สนามแม่เหล็กของโลก การปล่อยคลื่นวิทยุจากดวงอาทิตย์ กระแสไฟฟ้าในบรรยากาศ) รวมถึงสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเทียม หากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าธรรมชาติยังคงคงที่ในทางปฏิบัติมานับพันปี ระดับของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าประดิษฐ์ก็เพิ่มขึ้นอย่างมากในทศวรรษที่ผ่านมา

แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเทียมคือ: สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของช่วงความถี่ต่ำซึ่งใช้ใน การผลิตภาคอุตสาหกรรมเขตความถี่สูง (การสื่อสารทางวิทยุ, โทรทัศน์, การออกอากาศ); สนามแม่เหล็กไฟฟ้าไมโครเวฟ (เรดาร์, การนำทาง, การแพทย์, การสื่อสารเคลื่อนที่)

ประเภทของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามักจะแบ่งออกเป็นช่วงความถี่ ไม่มีช่วงการเปลี่ยนภาพที่คมชัดระหว่างช่วง บางครั้งอาจทับซ้อนกัน และขอบเขตระหว่างช่วงนั้นเป็นแบบมีเงื่อนไข เนื่องจากความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีคงที่ ความถี่ของการแกว่งของมันจึงสัมพันธ์กับความยาวคลื่นในสุญญากาศอย่างเคร่งครัด

คลื่นวิทยุ - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 5 × 10-5 - 1,010 เมตรและความถี่ตามลำดับตั้งแต่ 6 × 1,012 Hz และสูงถึงหลาย คลื่นวิทยุใช้ในการส่งข้อมูลในเครือข่ายวิทยุ คลื่นวิทยุถูกสร้างขึ้นเมื่อกระแสสลับของความถี่ที่สอดคล้องกันไหลผ่านตัวนำ ในทางกลับกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไหลผ่านอวกาศจะกระตุ้นกระแสสลับที่สอดคล้องกับมันในตัวนำ คุณสมบัตินี้ใช้ในงานวิศวกรรมวิทยุเมื่อออกแบบเสาอากาศ พายุฝนฟ้าคะนองเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นธรรมชาติในช่วงนี้

บริเวณแสงของสเปกตรัมประกอบด้วยรังสีที่มองเห็นได้อินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต การเลือกพื้นที่ดังกล่าวไม่เพียงเกิดจากความใกล้ชิดของส่วนที่เกี่ยวข้องของสเปกตรัมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความคล้ายคลึงกันของเครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาและพัฒนาในอดีตส่วนใหญ่ในการศึกษาแสงที่มองเห็นได้ (เลนส์และกระจกสำหรับการโฟกัสรังสี , ปริซึม, ตะแกรงเลี้ยวเบน, อุปกรณ์รบกวนสำหรับการศึกษาองค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีและอื่น ๆ )

ความถี่ของคลื่นในบริเวณออปติคัลของสเปกตรัมนั้นเทียบได้กับความถี่ธรรมชาติของอะตอมและโมเลกุล และความยาวของพวกมันเทียบได้กับขนาดโมเลกุลและระยะห่างระหว่างโมเลกุล ด้วยเหตุนี้ปรากฏการณ์ที่เกิดจากโครงสร้างอะตอมของสสารจึงมีความสำคัญในบริเวณนี้ ด้วยเหตุผลเดียวกัน ควบคู่ไปกับคุณสมบัติของคลื่น คุณสมบัติควอนตัมของแสงก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน

แหล่งกำเนิดรังสีออปติกที่มีชื่อเสียงที่สุดคือดวงอาทิตย์ พื้นผิวของมัน (โฟโตสเฟียร์) ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 6,000 องศาและส่องด้วยแสงสีขาวสว่าง (สเปกตรัมสูงสุดของรังสีดวงอาทิตย์ต่อเนื่องสูงสุดอยู่ในพื้นที่ "สีเขียว" 550 นาโนเมตรซึ่งความไวสูงสุดของดวงตาก็เช่นกัน ตั้งอยู่). อย่างแม่นยำเพราะเราเกิดใกล้กับดาวฤกษ์ดวงนั้น สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนนี้จึงรับรู้ได้โดยตรงจากประสาทสัมผัสของเรา

การแผ่รังสีในช่วงแสงเกิดขึ้นโดยเฉพาะเมื่อร่างกายได้รับความร้อน ( รังสีอินฟราเรดเรียกอีกอย่างว่าความร้อน) เนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุล ยิ่งร่างกายได้รับความร้อนมากเท่าไร ความถี่ของสเปกตรัมรังสีก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อได้รับความร้อน ร่างกายจะเริ่มเรืองแสงในช่วงที่มองเห็นได้ (แสงจ้า) โดยเริ่มจากสีแดง ตามด้วยสีเหลือง และอื่นๆ ในทางกลับกัน การแผ่รังสีของสเปกตรัมแสงมีผลกระทบต่อความร้อนในร่างกาย

รังสีแสงสามารถสร้างขึ้นและลงทะเบียนในปฏิกิริยาเคมีและชีวภาพ ที่มีชื่อเสียงที่สุดคนหนึ่ง ปฏิกริยาเคมีซึ่งเป็นตัวรับรังสีออปติคัลที่ใช้ในการถ่ายภาพ แหล่งพลังงานสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลกคือการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางชีวภาพที่เกิดขึ้นในพืชภายใต้อิทธิพลของรังสีแสงจากดวงอาทิตย์

2. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากโทรศัพท์มือถือ

วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นหนึ่งในระบบโทรคมนาคมที่มีการพัฒนาอย่างเข้มข้นที่สุดในปัจจุบัน องค์ประกอบหลักของระบบสื่อสารเคลื่อนที่คือสถานีฐาน (BS) และวิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ (MRT) สถานีฐานรักษาการสื่อสารทางวิทยุด้วยโทรศัพท์วิทยุเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ BS และ MRI เป็นแหล่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วง UHF คุณลักษณะที่สำคัญของระบบวิทยุสื่อสารเคลื่อนที่คือการใช้คลื่นความถี่วิทยุที่จัดสรรไว้สำหรับการทำงานของระบบอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้สามารถสื่อสารทางโทรศัพท์ไปยังสมาชิกจำนวนมากได้ ระบบใช้หลักการแบ่งอาณาเขตออกเป็นโซนหรือ "เซลล์" โดยปกติจะมีรัศมี 0.5-10 กิโลเมตร

สถานีฐานสื่อสารกับโทรศัพท์วิทยุเคลื่อนที่ที่อยู่ในพื้นที่ครอบคลุม และทำงานในโหมดรับและส่งสัญญาณ BS ปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ตั้งแต่ 463 ถึง 1880 MHz ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมาตรฐาน เสาอากาศ BS ได้รับการติดตั้งที่ความสูง 15-100 เมตรจากพื้นดินในอาคารที่มีอยู่หรือบนเสาที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ

ตามข้อกำหนดทางเทคโนโลยีสำหรับการสร้างระบบการสื่อสารแบบเซลลูลาร์ รูปแบบเสาอากาศในระนาบแนวตั้งคำนวณในลักษณะที่พลังงานรังสีหลัก (มากกว่า 90%) กระจุกตัวอยู่ใน "ลำแสง" ที่ค่อนข้างแคบ มันมักจะถูกนำออกจากโครงสร้างที่เสาอากาศ BS ตั้งอยู่และเหนืออาคารที่อยู่ติดกันซึ่งก็คือ เงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อการทำงานปกติของระบบ

วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ (MRT) เป็นตัวรับส่งสัญญาณขนาดเล็ก ขึ้นอยู่กับมาตรฐานโทรศัพท์ การส่งสัญญาณจะดำเนินการในช่วงความถี่ 453 - 1785 MHz พลังงานรังสี MRI เป็นค่าตัวแปรที่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสถานะของช่องสื่อสาร "วิทยุโทรศัพท์เคลื่อนที่ - สถานีฐาน" เช่น ยิ่งระดับสัญญาณ BS สูงที่ตำแหน่งรับสูงเท่าใด พลังงานรังสี MRI ก็จะยิ่งต่ำลง กำลังสูงสุดอยู่ในช่วง 0.125–1 W แต่ในสถานการณ์จริงมักจะไม่เกิน 0.05–0.2 W

3. การค้นพบไมเคิล ฟาราเดย์

คำกล่าวต่อไปนี้ของฟาราเดย์มีอายุย้อนไปถึงปี พ.ศ. 2397: "ข้าพเจ้าแน่ใจว่าความจริงเกี่ยวกับชีวิตนี้ไม่อาจได้มาโดยอาศัยการสำแดงปัญญาของมนุษย์ที่หาตัวจับยากที่สุด การเปิดเผยนี้ไม่ได้เปิดเผยผ่านจิตใจของเราเอง แต่ต้องขอบคุณความเชื่อเบื้องต้นในหลักฐาน ให้กับพวกเรา” เมื่อพิจารณาจากการทดลองของเขาที่สมบูรณ์แบบและน่าประหลาดใจเพียงใด เราสามารถพูดได้ว่าฟาราเดย์ให้บริการวิทยาศาสตร์ใน อย่างแท้จริงอย่างซื่อสัตย์

Michael Faraday มีชื่อเสียงในช่วงชีวิตของเขาและทำนายพัฒนาการทางความคิดทางวิทยาศาสตร์เป็นเวลาหลายทศวรรษข้างหน้า เขาเป็นคนที่ถกเถียงกันมากจนนักเรียนและผู้ติดตามของเขาคิดว่าการค้นพบที่ยอดเยี่ยมของเขาเป็นผลมาจากการศึกษาที่ไม่เพียงพอและไม่ไว้วางใจความถูกต้องของการทดลองของเขาเนื่องจาก "ความแปลกประหลาด" ของตัวละครของนักวิทยาศาสตร์ บางทีอาจมีความจริงบางอย่างในเรื่องนี้: การเข้าสู่วิทยาศาสตร์ด้วยวิธีพิเศษของเขาเองโดยขัดแย้งกับมุมมองทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ทั่วไปฟาราเดย์มักพบรูปแบบและเห็นความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันซึ่งไม่มีใครรู้จักมาก่อนและมองไม่เห็น ...

ไมเคิล ฟาราเดย์ ให้สิ่งประดิษฐ์อันชาญฉลาดแก่โลก เช่น การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งรองรับการผลิตไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมายที่เรายังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

ฉันจะบอกคุณเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่เขาประดิษฐ์ขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 นี่คือกรงที่เรียกว่าฟาราเดย์

การทำงานของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของอิเล็กตรอนในเปลือกนำไฟฟ้าแบบปิด เมื่อพวกมันเข้าสู่สนามไฟฟ้า เพื่อรับประจุที่ชดเชยผลกระทบของสนามภายนอก ดังนั้นผนังของเซลล์จึงปกป้องพื้นที่ภายในจากผลกระทบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก

กรงฟาราเดย์ดังกล่าวสามารถปกป้องบุคคลจากกระแสไฟฟ้าได้ แต่ในลำดับที่กลับกัน รังสีที่เกิดขึ้นภายในกรงฟาราเดย์จะไม่ออกมาหากคุณสร้างชั้นตัวนำภายใน ดังนั้นเราจึงได้รับการปกป้องจากรังสีของเตาไมโครเวฟเมื่อเราอยู่ใกล้ระหว่างการใช้งาน

เหตุใดอุปกรณ์นี้จึงเรียกว่าเซลล์

เพราะอันแรกถูกหามด้วยกรงเหล็ก และแม้กระทั่งในปัจจุบันนี้ การออกแบบทางอุตสาหกรรมก็ถูกออกแบบให้ดูเหมือนกรงโลหะที่ทำจากวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดี ประสิทธิภาพและกำลังของมันขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุที่ทำขึ้น และอัตราส่วนของขนาดของช่องเปิดต่อความยาวคลื่นของสนามภายนอกที่แสดง

กรงฟาราเดย์ - หลักการทำงาน

ทุกสิ่งที่แยบยลนั้นเรียบง่าย! ดังนั้นหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้จึงง่ายมาก - เมื่อกรงฟาราเดย์สัมผัสกับสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระภายในวัสดุที่มันถูกสร้างขึ้นจะเริ่มเคลื่อนที่ รวมตัวกันในลักษณะใดวิธีหนึ่ง เป็นผลให้ผนังด้านตรงข้ามของเซลล์ได้รับประจุตรงข้ามสร้างสนามใหม่ซึ่งมีทิศทางตรงกันข้ามกับภายนอก สนามใหม่นี้จะชดเชยผลกระทบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก ซึ่งหมายความว่าไม่มีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้าภายในเซลล์

วิธีการสะท้อนหรือป้องกันนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อสัมผัสกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยพวกมัน อุปกรณ์นี้จะไม่สามารถป้องกันสนามแม่เหล็กสถิตได้

มีไว้เพื่ออะไร?

ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อปกป้องอุปกรณ์จากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ ตัวอย่างเช่น เมื่อติดตั้งเครื่องตรวจเอกซเรย์ทางการแพทย์ มักใช้ในห้องปฏิบัติการซึ่งจำเป็นต้องทำการวัดที่มีความแม่นยำสูงและลดผลกระทบของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ผู้เชี่ยวชาญมักจะเกี่ยวข้องซึ่งสามารถคำนวณพารามิเตอร์ของเซลล์ทั้งหมดได้อย่างถูกต้อง

ในชีวิตประจำวันมักแนะนำให้ใช้คุณสมบัติของสิ่งประดิษฐ์นี้เพื่อปกป้อง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์(โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต ฯลฯ) จากการได้รับความเสียหายจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแรงกระตุ้น (คลื่น) คลื่นนี้อาจเกิดจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติบางอย่าง เช่น เปลวสุริยะ

บางคนถึงกับสร้างบ้านของตัวเองซึ่งก็คือ "กรงฟาราเดย์" เพื่อปกป้องตัวเองจากอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์ คุณสามารถดูตัวอย่างบ้านดังกล่าวได้ในภาพด้านบน ในที่พักอาศัย เจ้าของจะสามารถเอาชีวิตรอดจากภัยพิบัติต่างๆ ได้อย่างแน่นอน หัวข้อนี้เป็นที่นิยมโดยเฉพาะในหมู่ผู้ที่กลัวรังสีทุกชนิดและผลกระทบต่อสุขภาพ เช่นเดียวกับผู้ที่เชื่อในภัยพิบัติระดับโลกและกำลังเตรียมที่จะอยู่รอดหลังจากนั้น

บท II . ภาคปฏิบัติ

1. ทำกรงฟาราเดย์

ตัวเลือกที่ง่ายที่สุดในการสร้างกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเองอาจเป็นวัตถุใดๆ ก็ตามที่มีกล่องปิดสนิท ชั้นนอกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าด้านใน

แท้จริงของใช้ในครัวเรือนใด ๆ ที่สามารถปิดได้จะกลายเป็นรายการดังกล่าว รูปร่างอาจแตกต่างกันมาก: กล่อง, ทรงกระบอก, ทรงกลม - โดยทั่วไปแล้วอะไรก็ได้ ส่วนด้านในจะต้องทำจากวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า: กระดาษแข็ง, กระดาษ, ไม้, พลาสติก ฯลฯ ดังนั้นวิธีที่ง่ายที่สุดคือนำวัตถุที่เป็นโลหะสำเร็จรูปและใส่ชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าเข้าไปด้านในหรือในทางกลับกัน , นำวัตถุจากชั้นที่ไม่นำไฟฟ้าและห่อส่วนนอกของวัตถุด้วยชั้นนำไฟฟ้า (เช่น ฟอยล์) แม้ว่าคุณจะเพิ่งห่ออุปกรณ์ด้วยกระดาษฟอยล์ มันก็จะเป็นกรงฟาราเดย์ที่ง่ายที่สุดแล้วที่คุณสร้างขึ้นเอง

บันทึก! ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือกรงที่สร้างขึ้นเองจากโครงสร้างโครงไม้โดยใช้ตาข่ายทองแดงหรืออลูมิเนียม หากคุณตัดสินใจที่จะติดตั้งกรงฟาราเดย์จากวัตถุโลหะที่ทำเสร็จแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฝาปิดและกล่องสัมผัสกันได้ดี ซึ่งให้การป้องกันที่เชื่อถือได้จากการซึมผ่านของรังสีภายใน และอีกอย่างคือชิ้นงานทำด้วยโลหะอาบสังกะสี

คุณยังสามารถทำกรงฟาราเดย์จากถังขยะโลหะธรรมดา กล่องโลหะ หรือถังไม่มีชื่อที่มีฝาปิด เพียงแค่วางพื้นผิวด้านในด้วยกระดาษแข็ง

นี่คือกล่องเครื่องมือเก่าที่สามารถเป็นฐานที่ดีสำหรับอุปกรณ์นี้

เซลล์สามารถมีรูได้หรือไม่?

หากรูเหล่านี้ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น แสดงว่ามีรูได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับคลื่นที่ 1 GHz คือ 0.3 ม. ในพื้นที่ว่าง ดังนั้นหากรูในเซลล์น้อยกว่าค่านี้ ทุกอย่างก็เรียบร้อย! ดังนั้นจึงมักจะสร้างเซลล์จากกริด

จะทำอย่างไรกับประตู?

หากคุณกำลังจะสร้างกรงขนาดใหญ่ที่มีประตูหรือช่องว่างระหว่างฝาและฐาน อาจมีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาในกรงเล็กน้อย ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดสำหรับการก่อสร้างประเภทนี้ที่จะใช้เทปหรือวัสดุบนตะเข็บที่นำไฟฟ้าและในขณะเดียวกันก็ปิดตะเข็บ

สิ่งที่สามารถนำมาใช้จากวิธีการชั่วคราว?

คุณได้รับอนุญาตให้ใช้สิ่งที่คุณเห็นในบ้านของคุณตราบเท่าที่มันทำจากวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า มีตัวอย่างมากมาย:

ถังขยะโลหะ

ถัง;

กล่อง;

กล่อง;

เรือนไมโครเวฟ ฯลฯ

โครงสร้างจำเป็นต้องต่อสายดินหรือไม่?

ยังไม่มีมติว่ากรงฟาราเดย์ควรจะต่อสายดินหรือไม่

แต่มันขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ - ขนาด ที่ไหน และสำหรับสิ่งที่จะใช้ ฯลฯ แต่กฎทั่วไปมีดังนี้: โครงสร้างขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องมีการต่อสายดิน แต่สำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น

ในกรงขนาดใหญ่ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อบุคคลได้หากเขาสัมผัสอุปกรณ์ทำงานโดยไม่ได้ตั้งใจ ในขณะที่ในเซลล์ขนาดเล็ก การแผ่รังสีจะมีขนาดเล็ก

ดังนั้นก่อนที่จะคิดออกแบบ ควรศึกษาคำแนะนำสำหรับการลงกราวด์อย่างละเอียดถี่ถ้วน

จะตรวจสอบการทำงานของกรงฟาราเดย์ได้อย่างไร?

คุณสามารถใส่วิทยุที่ใช้งานได้โดยเปิดช่อง FM ที่แรงบางประเภท หากหลังจากปิดกรงแล้ว คุณยังคงได้ยินเสียงวิทยุ แสดงว่าปิดกรงไม่แน่นพอ

หรือจะใส่มือถือเข้าไปลองโทรก็ได้ หากโทรศัพท์อยู่นอกพื้นที่แผนกต้อนรับ แสดงว่าเซลล์ทำงานได้ดี

ตอนนี้คุณรู้แล้วว่ามันคืออะไรมีไว้เพื่ออะไรและวิธีทำกรงฟาราเดย์ด้วยมือของคุณเอง ไม่ว่าคุณจะซื้อกรงสำเร็จรูปหรือตัดสินใจสร้างกรง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาดเหมาะกับความต้องการของคุณ เพื่อให้คุณใส่ได้ทุกอย่างที่ต้องการ ไม่ว่ามันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์หรือเพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากผลกระทบของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าก็ไม่สำคัญ คุณสามารถสร้างกรงฟาราเดย์ของคุณเองได้ง่ายๆ จากเครื่องมือช่าง

2. การคำนวณตามทฤษฎีของวัสดุดูดซับสำหรับผู้ชม

ฉันเลือกกล่องและวัสดุนำไฟฟ้าสำหรับกรงฟาราเดย์รุ่นเรียบง่ายในอนาคต

1. กล่องไดอิเล็กทริก (โพรพิลีน) จากเทปวิดีโอVHS.

2. ม้วนฟอยล์อลูมิเนียมนำไฟฟ้าเกรดอาหาร

ฉันทำการประกอบเทคโนโลยีของแบบจำลองด้วยกาว. ฉันกำลังทดสอบเซลล์

ก. อันดับแรก ฉันโทรไปที่โทรศัพท์ซึ่งอยู่ในกล่องปิด เขาอยู่นอกขอบเขตของเครือข่าย

ข. จากนั้นฉันพยายามโทรออกจากโทรศัพท์ซึ่งอยู่ในกล่องปิด โทรศัพท์ภายนอกไม่ตอบสนองเลย

การคำนวณวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับห้องเรียนฟิสิกส์:

ความยาว - 6 ม. ความกว้าง - 5 ม. ความสูง - 3 เมตร พื้นที่ทั้งหมด - 126 m 2 (เพดาน, พื้น, ผนังสี่ด้าน);

Penofol: 4 ม้วน (30 ม. 1.2 ม. 4 มม.) - 8120 รูเบิล;

Drywall - 25 แผ่น (1.2 ม. 3.0 ม.) - 8850 รูเบิล (ไม่รวมพื้นและหน้าต่างกระจกสองชั้น)

เลโนเลี่ยม 30 m 2 - 4800 รูเบิล;

วอลล์เปเปอร์หรือวอลล์เปเปอร์ภาพ;

สกรูยึดตัวเองสำหรับ drywall;

สีโป๊วและสีรองพื้นสำหรับผนังและเทปเสริมแรง

ราคารวมคือ 21770 รูเบิล

บทสรุป

ศึกษาหลักการทำงานของกรงฟาราเดย์ การทำงานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับความสามารถของอิเล็กตรอนในเปลือกนำไฟฟ้าแบบปิดเพื่อรับประจุเมื่อเข้าสู่สนามไฟฟ้า

สร้างแบบจำลองกรงฟาราเดย์ กล่องนี้เป็นพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้าและเป็นอลูมิเนียม พบว่าอุปกรณ์ชะลอการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ฉันยังคำนวณค่าวัสดุสำหรับชั้นเรียนที่จะจัดสอบด้วย ใช้วัสดุพื้นฐานเช่น drywall และ penofol ต้นทุนทางการเงิน: 21770 รูเบิล Kudryavtsev P. S. ฟาราเดย์ - ม., 1969.

Radovsky M.I. มิคาอิลฟาราเดย์ เรียงความบรรณานุกรม - ม., 2489.

Radovsky M.I. ฟาราเดย์ - ม., 2479.

ฟาราเดย์ เอ็ม การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้า ต่อจากภาษาอังกฤษ อีเอ Chernysheva และ Ya.R. ชมิดท์ - Chernysheva - Academy of Sciences ของสหภาพโซเวียต พ.ศ. 2490

แอปพลิเคชั่น

ทำกรงฟาราเดย์

การทดสอบกรงฟาราเดย์

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2379 ไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษคนหนึ่งได้ทำการทดลองที่อยากรู้อยากเห็นและให้ข้อมูลมาก ตามคำแนะนำของเขา กรงไม้ขนาดใหญ่วางทับด้วยกระดาษดีบุก (staniole) จากนั้นมันถูกแยกออกจากพื้นผิวโลกและถูกประจุอย่างแรงด้วยความช่วยเหลือจากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นของการออกแบบดังกล่าวกับโลกนั้นแข็งแกร่งมากจนเมื่อวัตถุที่เชื่อมต่อกับพื้นผิวโลกเข้าหามัน ประกายไฟจะบินจากพื้นผิวด้านนอกของมัน ไม่น่าแปลกใจที่กรงฟาราเดย์นี้เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความกลัวต่อผู้เห็นเหตุการณ์หลายคน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเองก็อยู่ในโครงสร้างของเขา โดยถืออิเล็กโทรสโคปที่มีความละเอียดอ่อนมากอยู่ในมือ

กรงฟาราเดย์เปิดเผยอะไร?

ในระหว่างการทดสอบ อุปกรณ์ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แสดงให้เห็นว่าไม่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในมือของนักฟิสิกส์ และนี่หมายความว่าโครงสร้างดังกล่าวสามารถใช้เป็นเกราะป้องกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภายหลังพบว่าความสามารถของหน้าจอดังกล่าวในการต่อต้านการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้านั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ ความลึกของเอฟเฟกต์พื้นผิว และอัตราส่วนของขนาดของช่องเปิดต่อความยาวของคลื่นที่กระทำ จึงทำให้ประชาชนสามารถหาวิธีป้องกันอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนและสุขภาพของมนุษย์จาก ผลเสียคุณสมบัตินี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติและเป็นการยากที่จะจินตนาการว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับมนุษยชาติหากไม่ใช่เพราะความเฉลียวฉลาดและความกล้าหาญของนักฟิสิกส์ผู้กล้าหาญ

กรงฟาราเดย์ทำงานอย่างไร?

เมื่อเปลือกนำไฟฟ้าที่ปิดสนิทเข้าสู่สนามไฟฟ้า มันจะเริ่มทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ด้านตรงข้ามของโครงสร้างดังกล่าวได้รับประจุ ซึ่งจะสร้างสนามที่ชดเชยอิทธิพลภายนอกอย่างสมบูรณ์ ควรสังเกตว่ากรงฟาราเดย์สามารถป้องกันสนามไฟฟ้าได้เท่านั้น และสนามแม่เหล็กที่มีไฟฟ้าสถิตสามารถแทรกซึมเข้าไปภายในได้อย่างอิสระ ดังนั้นเข็มทิศภายในการออกแบบดังกล่าวจึงทำงานได้อย่างถูกต้อง ในกรณีของสนามไฟฟ้าไดนามิก สิ่งต่อไปนี้เกิดขึ้น: มันสร้างสนามแม่เหล็กไดนามิก ซึ่งตามกฎของฟิสิกส์ สร้างสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงของมันเอง ซึ่งป้องกันการสร้างสนามแม่เหล็กภายในหน้าจอดังกล่าว

กรงฟาราเดย์สมัยใหม่

ในปัจจุบัน ปรากฏการณ์ที่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษค้นพบนั้นถูกใช้ในห้องโดยสารความถี่วิทยุ ห้องป้องกัน และกล่อง RF สถานที่ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายทุกที่ที่จำเป็นในการปกป้องบุคคลจากสนามไฟฟ้า ตาข่ายโลหะละเอียดหรือแผ่นเหล็กเจาะรูมักใช้เป็นวัสดุนำไฟฟ้า และโครงสร้างต้องต่อสายดินเพื่อกระจาย กระแสไฟฟ้าซึ่งอาจปรากฏขึ้นจากรังสีภายนอก
นอกจากนี้ กรงฟาราเดย์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการทดสอบอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ ทุกประเภท มีแม้กระทั่งชุดป้องกันพิเศษเฉพาะบุคคล และบางบริษัทเสนอให้ปกป้องผู้คนจากอพาร์ตเมนต์ของพวกเขาเพื่อความปลอดภัยที่มากขึ้น

ซ่อนโทรศัพท์มือถือหรือสมาร์ทโฟนของคุณจากโลกโดยบล็อกความถี่วิทยุขาเข้าและขาออกด้วย Faraday Pocket เคสและกระเป๋าที่คล้ายกันได้วางจำหน่ายแล้วในร้านค้าสำหรับคนเก่งและใน Kickstarter ภายใต้สโลแกน "ปกป้องข้อมูลจากการแฮ็ก" ในกรณีที่คล้ายกัน อุปกรณ์ของคุณไม่สามารถตรวจพบ WiFi, GPS, Bluetooth, GLONASS ใดๆ ได้อีกต่อไป และสำหรับผู้ให้บริการการสื่อสารเอง เช่น ตัวดำเนินการ

นอกจากนี้ กระเป๋าดังกล่าวยังเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการ "เสียบ" โทรศัพท์ของคุณทันทีเมื่อจำเป็น เช่น หากคุณอยู่ในโรงภาพยนตร์ ในการซุ่มโจมตี (เรื่องตลก) หรือเพียงแค่ต้องการหยุดการโทรที่น่ารำคาญจากบุคคลบางคน

ในการทำเช่นนี้ คุณเพียงแค่จัดแนวกระเป๋ากางเกงของคุณ (หรือเสื้อผ้าที่เหมาะสมอื่นๆ) ด้วยผ้าพิเศษที่มีการทอด้วยโลหะอย่างดี และกระเป๋าก็จะสามารถสะท้อนสัญญาณที่เข้ามาและดูดซับพลังงานได้ ผลของการปกป้องบางสิ่งผ่านผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเรียกอีกอย่างว่า "Faraday Cage" (หลังจากนักวิทยาศาสตร์ผู้คิดค้นกรง Michael Faraday) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อกระเป๋า กระเป๋า และเคส

ในการเย็บสิ่งที่คล้ายกันด้วยมือของคุณเอง - เพียงแค่ถ่มน้ำลาย นอกจากนี้สำหรับจิตใจที่อยากรู้อยากเห็นก็ตลก การทดลองทางวิทยาศาสตร์ด้วยสนามไฟฟ้า ผ้านำไฟฟ้าหาซื้อได้ง่ายใน Runet เลือกผ้าริปสต็อป (ผ้าเสริมความแข็งแรง) ที่มีการทอแบบนิกเกิล/ทองแดง: ผ้านี้มีระดับการป้องกันที่สูงและใช้งานได้ง่ายที่สุด และจำไว้ว่าสำหรับเอฟเฟกต์ที่ต้องการเลเยอร์ ผ้าที่คล้ายกันไม่จำเป็นต้องหนาซึ่งทำให้ง่ายขึ้น

1. เลือกกางเกงที่คุณไม่ต้องการใส่ซ้ำ คุณไม่จำเป็นต้องตัดเสื้อผ้า ดังนั้นคุณจะไม่ทำลายมัน: เลือกอันที่คุณใส่บ่อยที่สุด หรือแค่เย็บกระเป๋าหลายคู่ด้วยวิธีนี้ สำหรับบางคน สิ่งสำคัญคือต้องหุ้มกระเป๋าทั้งสองข้างด้วยผ้าที่นำไฟฟ้า แต่จำไว้ว่าคุณต้องมีที่สำหรับพกพาโทรศัพท์มือถือที่ใช้งานได้ปกติด้วย

2. เรากลับกางเกงด้านในออกตรงกระเป๋าข้างหนึ่งแล้ววางขอบของผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าไว้ข้างใต้ เป็นการดีที่สุดที่กระเป๋าจะพอดีตัว - ตั้งแต่ตะเข็บที่ติดกางเกงไปจนถึงตะเข็บด้านล่างของกระเป๋า ด้วยเครื่องหมายผ้าหรืออย่างอื่น (ตั้งแต่ปากกาไปจนถึงดินสอสีหรือแท่งสบู่แบบปลายแหลม) ให้แกะรอยกระเป๋าบนผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

3. เรานำผ้าออกมาพับเพื่อให้ได้วัสดุ 2 ชั้นบนพื้นที่วงกลมตัดผ้าด้วยหมุดในที่นี้แล้วตัดออก 2 ด้านสำหรับกระเป๋า - โดยมีค่าเผื่อรอบปริมณฑลทั้งหมด 1.5- 2 ซม.

4. เรานำหมุดออกใส่ส่วนที่ตัดออกของวัสดุในแต่ละด้านของกระเป๋าแล้วคลุมด้วยผ้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ด้วยหมุด เรายึดผ้าทั้งสองชั้นและกระเป๋าเข้าด้วยกันเพื่อให้ทุกอย่างอยู่ในตำแหน่งที่ควรจะเป็น

5. เราเติมจักรเย็บผ้าด้วยด้ายที่แข็งแรงธรรมดาและตั้งค่าความยาวขั้นที่เล็กกว่า (เฉลี่ยสูงสุด) ของตะเข็บตรงปกติ ตามแนวเส้นรอบวงด้วยการเยื้องจากขอบ 1.5-2 ซม. เราเย็บขอบกระเป๋าและผ้านำไฟฟ้าทั้งสองชิ้น ถ้าเป็นไปได้ ส่วนที่เหลือ - เข้าถึงยาก - เราเย็บสถานที่ด้วยเข็มและด้ายด้วยตนเอง จากด้านบนข้ามกระเป๋า!เรายังเย็บกระเป๋าทะลุผ่าน! คือเย็บทั้ง 4 ชั้นเข้าด้วยกัน: กระเป๋า 2 ข้างและด้านบนเป็นผ้านำไฟฟ้า 2 ชิ้น เหลือเพียงรูเล็กๆ สำหรับใส่และดึงโทรศัพท์ออก (แต่ก็ทำได้โดยไม่ยาก เพราะกระเป๋าฉีกได้ ด้วยนิ้วของคุณ )

รูเล็กๆ ในกระเป๋าเสื้อ/เคส/กระเป๋า Faraday ทิ้งไว้ได้ ตราบใดที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตกกระทบ ตัวอย่างเช่น คลื่น 1 GHz มีความยาว 0.3 เมตรในพื้นที่ว่าง และตราบใดที่รูมีขนาดเล็กกว่าขนาดนี้ (เช่น สองสามมิลลิเมตร) ก็ไม่พลาด จำนวนมากของคลื่นตก ดังนั้นต้องปิดรูที่เหลืออยู่ในกระเป๋าสำหรับโทรศัพท์ - ตัวอย่างเช่นด้วยเทปไฟฟ้านำไฟฟ้าหรือคุณสามารถทำได้ในขณะที่เย็บชั้นผ้าของคุณและกระเป๋าด้านหนึ่งเป็นคู่ เย็บเวลโครภายในกระเป๋าตลอด ความกว้างของรูจากด้านบน แต่คุณไม่สามารถเย็บหรือแปะได้ เพราะสำหรับกางเกงยีนส์ ตัวอย่างเช่น ผ้าที่มีความหนาแน่นสูงจะทำให้ขอบกระเป๋าชิดกัน

เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรคลุมโทรศัพท์ในกระเป๋าด้วยผ้านำไฟฟ้าทั้งหมด แต่พวกเขาเอามือล้วงกระเป๋าโดยไม่มีเวลโครหรือเพียงแค่ก้มลงนั่ง - และนั่นคือสัญญาณจะเริ่มผ่านอีกครั้ง

กระเป๋า/กล่อง

สำหรับรูและความน่าเชื่อถือ การเปรียบเทียบ (ผ้านำไฟฟ้าและผ้าหนาแน่นเพียงเพื่อให้เคสแข็งแรง) จะดีกว่ามากในการเย็บสำหรับอุปกรณ์ใดๆ ของคุณ ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ต - เคสหรือกระเป๋าที่มีเวลโคร ขอบเปิดทั้งหมดจากทุกด้าน