ما هو قفص فاراداي؟

في عام 1836 ، ابتكر الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي جهازًا خاصًا لحماية المعدات من الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا الجهاز مناسب لهذا اليوم ، وكما كان من قبل ، يحمل اسم العالم. إنه عن قفص فاراداي.

يعد هذا الجهاز قفصًا واقيًا مصنوعًا من معدن موصل للغاية ، وكقاعدة عامة ، مؤرض. مبدأ تشغيل هذا الجهاز البسيط هو أيضا بسيط جدا:

عندما يعمل حقل كهربائي خارجي على الخلية ، تدخل الإلكترونات الحرة لمعدن الخلية في الحركة ، ويتم شحن الجوانب المعاكسة للبنية بحيث يعوض مجالها المجال الكهربائي الخارجي.

يمكن التحقق من ذلك في تجربة بسيطة باستخدام اثنين من المجاهر الإلكترونية وصندوق فاراداي المشحون من مصدر عالي الجهد: المجهر الكهربائي المتصل بالسطح الداخلي لقفص فاراداي النحاسي والموضع بداخله لن يظهر وجود شحنة كهربائية ، وسيظهر المجهر الكهربائي المتصل خارجيًا.

حقل مغناطيسي ثابت ، على عكس المجال الكهربائي ، سوف يخترق الخلية دون عائق. ومع ذلك ، نظرًا لأن الخلية الكهربائية المتناوبة المولدة للمجال المغنطيسي المتناوب محمية من قبل الخلية ، فإن الحقل المغنطيسي المتناوب لا يتغلغل داخل الخلية ، لأنه ببساطة لا يوجد لديه وقت للظهور. لهذا السبب ، يحمي قفص فاراداي فضاءه الداخلي ، والكائنات الموجودة فيه ، ليس فقط من المجال الكهربائي ، ولكن أيضًا من عمل الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية.

إذا اهتمنا بالترددات العالية ، فإن الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد العالي (بالمقارنة مع حجم خلية الشبكة الخلوية) ستنعكس جزئياً من الخلية ، وسوف تموت ببساطة في سمك المعدن ، مسببةً تيارات الدوامة فيه ، وفي النهاية ستتبدد إلى شكل الحرارة.

ومع ذلك ، فإن كفاءة وظيفة الفرز في قفص فاراداي مرتبطة بالمعلمات التالية: مع عمق الطبقة السطحية (طبقة الجلد) ، وسمك معدن الخلية ، وحجم الفتحة فيما يتعلق بطول موجة الإشعاع الخارجي ، الذي يتطلب منه التدريع. لذلك ، لحماية الكابلات ، يتم استخدام أقفاص فاراداي مع موصلات لهيكل مصنوع من مواد جيدة التوصيل. يجب أن يكون حجم الخلية ، من أجل التشغيل الفعال لقفز فاراداي ، أقل بكثير من الطول الموجي للإشعاع الذي تم فحصه.

نوع من قفص فاراداي يمكن للجميع الاجتماع فيه الميكروويف. توجد على باب الميكروويف شبكة معدنية ، تكون خلاياها صغيرة جدًا مقارنة بطول الموجة التي ينشئها المغنطرون. يعمل الميكروويف بتردد 2450 ميجاهرتز ، ويبلغ طول الموجة هنا أكثر قليلاً من 12 سم ، ومن الواضح أن الشبكة الموجودة على باب الميكروويف تحمي هذا الإشعاع بسهولة ، وتمنعه ​​من الخروج.

تلعب دور بقية الخلية في الميكروويف بواسطة الغرفة المعدنية التي يوجد فيها الطعام الساخن. بالمناسبة ، إذا وضعت هاتفًا خلويًا في فرن الميكروويف (مطفأ!) ، فسيكون خارج منطقة تغطية الشبكة ، نظرًا لأن الموجات الخلوية المعيارية GSM أطول من الموجات التي يولدها مغنطيس الميكروويف.

هناك بدلات معدنية تعمل على مبدأ قفص فاراداي الفردي ، والمصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ والألياف النحاسية. يتم استخدام هذه الأزياء من قبل مثبتي خطوط الطاقة عالية الجهد ، لأنه حتى الخط المنفصل ، الذي يبلغ طوله عدة كيلومترات ، يتراكم كمية خطيرة من الشحنات الثابتة على نفسه. البدلة تحمي الشخص من الصدمة الكهربائية.

تحمي مجموعات الحماية هذه القائمة على القماش الفضي كهربائيين من التأثيرات الضارة للحقل الكهرومغناطيسي للمنشآت عالية الجهد ، حيث يكون المكون الكهربائي مرتفعًا للغاية. هذه المجموعات ، وفقا لمصنعيها ، مصممة لحماية:

• من التعرض لحقل كهربائي من التردد الصناعي.

• من آثار التحيز الحالي الناجم عن المجال الكهرومغناطيسي بالتناوب.

• من التعرض للإشعاع الكهرومغناطيسي المكثف الناشئ عن التفريغ بين ملامسات الفصل ؛

• من تصريف التيار الكهربائي عند لمس الأشياء المؤرضة أو المعزولة ، وأجزاء من المعدات ، وكذلك العشب والشجيرات الصغيرة ؛

• من الإصابات الكهربائية عند التعرض للجهد المستحث أو الجهد.

تخلق هذه المجموعات مساحة محمية مغلقة حول جسم شخص يرتدي بدلة ، باستثناء أي اختراق للحقل الكهربائي بداخله. جميع عناصر مجموعات مصنوعة من مواد موصلة كهربائيا ومترابطة من قبل قنوات الموصلية المتزايدة ويؤدي الاتصال التماس كهربائيا. بفضل هذه البدلات ، يتم تحويل جسم الإنسان ، ويتم ضمان تصريف آمن للتيارات ذات الطبيعة الساكنة أو الكهربائية.

عشاق لفائف تسلا أيضا استخدام الأزياء التي تشبه أقفاص فاراداي الفردية. يتدفق التيار ببساطة أسفل الدعوى إلى أجزاء موصلة ذات مقاومة أقل ، دون التسبب في ضرر للشخص المشارك في العرض.

كما ترون ، يتم استخدام قفص فاراداي اليوم حيث الكثير. يتم تثبيت التركيبات الكهربائية ذات الجهد العالي في أقفاص فاراداي ، وتستخدم أقفاص فاراداي في المعرض ، وأخيراً ، لا يكتمل أي إنتاج مرتبط بالموجات الدقيقة الخطيرة والإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر دون ورش العمل الكاملة والغرف المغلقة في أقفاص فاراداي.

نأمل أن تكون هذه المقالة مفيدة لك ، والآن تفهم مدى أهمية جهاز بسيط المظهر يشبه شبكة منتظمة يمكن أن يكون. بعد كل شيء ، لا يقوم فاراداي كيج في العديد من التطبيقات بحماية مجموعة متنوعة من المعدات الحساسة للحقول الكهربائية والإشعاع فحسب ، بل يحمي أيضًا صحة الناس عن طريق الوقاية من السرطان ، والعديد من الأمراض الأخرى التي يمكن أن تسببها التعرض المفرط للإشعاع الكهرومغناطيسي على كائن حي.