Bagaimana Membina Sangkar Faraday

Kandungan

• Faraday Cage
• Petua
• Faraday Cage DIY
• Wifi Faraday Cage
• Aplikasi Faraday Cage
• Fizik Faraday Cage
• Faraday Cage House
• Faraday Cage untuk Sejarah Penjana

Elektrik boleh menjadi berbahaya, tetapi mengambil tindakan pencegahan keselamatan yang sesuai boleh membiarkan anda mengkaji bagaimana aliran caj, bagaimana medan elektrik berlaku dan bagaimana fenomena lain dalam fungsi elektrik.

Sejak subuh elektrik dalam fizik, saintis telah menggunakan peralatan untuk melindungi diri daripada bahaya ketika melakukan eksperimen. Pengetahuan ini akan mewujudkan sangkar Faraday sebagai kaedah untuk mencegah orang sakit dari elektrik.

Faraday Cage

Petua

Apabila medan elektrik luaran bersentuhan dengan sangkar, sangkar menghasilkan medan elektrik yang sama seolah-olah pertuduhan diletakkan di dalamnya. Permukaannya dinentralisasi dengan cas berlebihan yang mengalir ke tanah jika sangkar itu didasarkan. Ini menghalang voltan daripada terbentuk di sisi lain sangkar sehingga medan tidak melepasi bahan. Tuduhan itu disebarkan semula di sisi lain bahan sebagai caj elektrostatik diinduksi di permukaan.

Faraday Cage DIY

Kaedah membina sangkar Faraday memerlukan kepingan logam tembaga atau aluminium, pita, gunting, kadbod atau bekas bahan yang sama dan belon untuk menguji sama ada sangkar berfungsi. Bahan yang paling berkesan adalah aluminium, tembaga atau kawat ayam untuk kawat ayam Faraday. Sangkar Faraday memerlukan banyak hubungan antara komponen logam supaya reka bentuk mesh dapat berfungsi dengan baik.

Bentuk bekas itu menjadi perisai atau sangkar Faraday dengan mengubahnya menjadi, sebagai contoh, kotak yang dapat melindungi anda dari persekitaran anda. Balut foil atau kepingan logam di sekeliling bekas. Pastikan sangkar mempunyai banyak hubungan antara kepingan logam.

Potong skrin supaya anda dapat melihat luar dari dalam sangkar. Pastikan lubang-lubang lebih kecil daripada panjang gelombang radiasi elektromagnet yang anda hendak bloki daripada masuk.

Beberapa arahan umum adalah:

Wifi Faraday Cage

Cuba gunakan telefon bimbit anda di dalam sangkar. Adakah ia menerima atau menghantar isyarat wifi? Anda masih perlu mendapatkan wifi yang lebih lemah kerana sangkar Faraday dapat merendahkan kekerapan telefon bimbit, tetapi tidak sepenuhnya menghentikannya.

Gelombang radio yang digunakan oleh telefon bimbit mempunyai frekuensi yang cukup kecil untuk bocor melalui lubang-lubang kecil di dalam sangkar sehingga anda perlu menyolder atau mengasah jurang kecil di sangkar Faraday untuk bertindak terhadap mereka.

Aplikasi Faraday Cage

Ahli kimia menggunakan sangkar Faraday untuk mengurangkan bunyi bising dari sumber luar sambil membuat pengukuran yang tepat. Penyelidik forensik digital menggunakan beg Faraday, sangkar Faraday yang diperbuat daripada fabrik logam fleksibel, untuk mengelakkan penyingkiran jauh dan pengubahan bukti jenayah.

Sangkar Faraday menyediakan keselamatan komputer untuk menggagalkan tindakan seperti mengintip. Kereta dan pesawat bertindak secara asasnya sebagai sangkar Faraday dengan menahan penumpang daripada bersentuhan dengan caj elektrik yang berbahaya.

Sangkar Faraday juga digunakan untuk mencegah pemancar radio daripada campur tangan dengan peralatan lain dan melindungi individu dan benda dari arus kilat dan pelepasan kilat. Perkakas rumah tangga juga menggunakannya. Ketuhar gelombang mikro mempunyai perisai untuk mengelakkan gelombang daripada keluar dari pedalaman mereka sementara kabel TV mengurangkan gangguan elektromagnet luar untuk membuat imej.

Kekonduksian logam yang berbeza boleh mempengaruhi bagaimana sangkar Faraday menghalang medan elektrik daripada memasuki. Tembaga adalah yang paling berkesan, digunakan di kemudahan MRI hospital dan peralatan komputer, yang boleh dibentuk menjadi tembaga dan aloi tembaga fosforus untuk tujuan yang lebih khusus.

Aluminium adalah bahan yang baik juga kerana ia kuat untuk berat badannya dan mempunyai kekonduksian yang tinggi, tetapi ia boleh berkarat dari masa ke masa dan tidak dipelihara dengan baik. Ciri-ciri lain dalam merancang sangkar Faraday termasuk harga, kakisan, ketebalan, keluwesan, frekuensi yang disekat dan bagaimana bahan itu sendiri boleh dibentuk ke dalam sangkar.

Fizik Faraday Cage

••• Syed Hussain Ather

Sangkar Faraday melindungi bahagian dalamnya dari medan elektrik, medan kekuatan mengelilingi zarah-zarah yang dikenakan seperti proton atau elektron. Undang-undang Coulombs boleh digunakan untuk menggambarkan tenaga elektrik E sebagai E = e₁ e₂/ 4πε₀r² di mana _r adalah jejari antara zarah yang dikenakan, ε₀ adalah bilangan pemalar ketahanan vakum 8.854 × 10⁻¹² Fm⁻¹ dan _e₁ e₂ adalah tuduhan zarah.

Apabila di dalam sangkar, sebarang elektrik yang bersentuhan dengan permukaan luar boleh diukur menggunakan formula ini. Medan bersih di dalam sangkar tetap sifar, melindungi apa pun yang ada di dalam sangkar.

Tuduhan dalam konduktor, seperti material yang mengendalikan sangkar Faraday, pada keseimbangan harus sejauh mana mungkin sehingga tuduhan tetap berada di permukaan. Ini menjadikan medan elektrik di dalam sifar. Sekiranya anda membawa objek yang bercas positif ke luar sangkar, elektron di permukaan dalaman akan berkumpul di sekitarnya untuk membatalkannya.

Faraday Cage House

Jika anda membayangkan diri anda dalam rumah sangkar Faraday, anda boleh menggunakan bahan yang berbeza untuk melindungi diri anda daripada gangguan elektromagnetik.

Tembaga adalah elemen yang paling boleh dipercayai untuk aplikasi pengimejan resonans magnetik (MRI) dalam perubatan untuk melindungi manusia dari bahaya radiasi elektromagnetik. Ia juga mudah untuk bergabung dengan unsur-unsur lain untuk menghasilkan aloi seperti tembaga, tembaga fosforus dan tembaga berilium yang mempunyai nilai kekonduksian yang lebih tinggi.

Keluli bersalut pra-timah adalah bahan yang kos efektif yang menghalang frekuensi yang lebih rendah dari memasuki. Keluli karbon adalah pilihan lain yang boleh menghalang kekerapan aloi dan elemen yang lain. Bahan-bahan ini sering datang dengan penyaduran timah untuk menghalang mereka daripada menghancurkan.

Aloi tembaga dikenali kerana dapat menahan kakisan. Aluminium adalah satu lagi pilihan yang ideal yang, walaupun anda perlu mengkaji sifat kakisan galvanik dan pengoksidaannya, boleh melayani pelbagai aplikasi kerana nisbah kekuatan-berat dan kekuatan yang tinggi.

Faraday Cage untuk Sejarah Penjana

••• Syed Hussain Ather

Pada tahun 1836, ahli fizik Michael Faraday mengamati konduktor yang ditahan akan menyimpan cas yang berlebihan di dalam bahan itu sendiri, bukan di rongga yang konduktor itu ditutup. Dia melapisi bilik dengan kerajang logam. Dengan penjana elektrostatik di luar, dia mendapati tiada caj di dalamnya mengikut elektroskopnya, peranti yang digunakan untuk mengukur caj elektrik. Dia menggunakannya untuk membina sangkar Faraday untuk penjana ini.

Tujuh tahun kemudian Faraday menunjukkan tuduhan itu masih berada di permukaan konduktor untuk permukaan metalik. Menggunakan baldi logam dengan ais, dia menunjukkan cas elektrik di dalam shell konduktor mencipta cas pada permukaan dalaman shell. Tuduhan itu tidak menjejaskan jumlah dalaman shell. Menggunakan elektroskop untuk mengukur caj elektrik, eksperimennya akan menjadi eksperimen kuantitatif pertama mengenai cas elektrik.