Cos'è una gabbia di Faraday?

Nel 1836, il fisico e inventore inglese Michael Faraday creò un dispositivo speciale per proteggere le apparecchiature dalle radiazioni elettromagnetiche. Questo dispositivo è rilevante fino ad oggi e, come prima, porta il nome di uno scienziato. Riguarda la gabbia di Faraday.

Questo dispositivo è una gabbia protettiva in metallo altamente conduttivo e, di norma, con messa a terra. Il principio di funzionamento di questo semplice dispositivo è anche abbastanza semplice:

Quando un campo elettrico esterno agisce sulla cellula, gli elettroni liberi del metallo della cellula entrano in movimento e i lati opposti della struttura vengono caricati in modo che il loro campo compensi il campo elettrico esterno.

Questo può essere verificato in un semplice esperimento con due elettroscopi e una gabbia di Faraday caricata da una fonte ad alta tensione: un elettroscopio attaccato alla superficie interna di una gabbia di ottone di Faraday e posizionato al suo interno non mostrerà la presenza di una carica elettrica, e mostrerà un elettroscopio collegato esternamente.

Un campo magnetico costante, a differenza di un campo elettrico, penetrerà nella cellula senza impedimenti. Tuttavia, poiché un campo elettrico alternato che genera un campo magnetico alternato viene schermato dalla cella, il campo magnetico alternato non penetra nella cella, poiché semplicemente non ha il tempo di sorgere. Per questo motivo, la gabbia di Faraday protegge il suo spazio interno e gli oggetti al suo interno, non solo dal campo elettrico, ma anche dall'azione delle onde elettromagnetiche esterne.

Se prestiamo attenzione alle alte frequenze, allora le onde elettromagnetiche di alta frequenza (rispetto alla dimensione della cella della griglia cellulare) si riflettono parzialmente dalla cella e semplicemente si estingueranno nello spessore del metallo, inducendo correnti parassite in esso e infine dissipando in la forma di calore.

Tuttavia, l'efficienza della funzione di schermatura di una gabbia di Faraday è associata ai seguenti parametri: con la profondità dello strato superficiale (strato di pelle), con lo spessore del metallo della cellula e con la dimensione dell'apertura rispetto alla lunghezza d'onda della radiazione esterna, da cui è richiesta la schermatura. Quindi, per schermare i cavi, vengono utilizzate gabbie di Faraday con conduttori di una struttura fatta di materiali ben conduttivi. La dimensione della cellula, per il funzionamento efficace della gabbia di Faraday, deve necessariamente essere molto inferiore alla lunghezza d'onda della radiazione schermata.

Un tipo di gabbia di Faraday in cui tutti possono incontrarsi microonda. Sulla porta delle microonde c'è una griglia metallica, le cui celle sono piuttosto piccole rispetto alla lunghezza d'onda creata dal magnetron. Il microonde funziona a una frequenza di 2450 MHz e la lunghezza d'onda qui è leggermente superiore a 12 cm, ovviamente la griglia sulla porta del microonde protegge facilmente questa radiazione, impedendole di uscire all'esterno.

Il ruolo del resto della cellula nel forno a microonde è svolto dalla camera di metallo in cui si trova il cibo riscaldato. A proposito, se metti un telefono cellulare nel forno a microonde (spento!), Sarà fuori dall'area di copertura della rete, poiché le onde cellulari standard GSM sono persino più lunghe delle onde generate dal magnetron a microonde.

Ci sono tute metalliche che funzionano secondo il principio di una singola gabbia di Faraday, realizzata in acciaio inossidabile e fibre di rame. Tali costumi sono usati dagli installatori di linee elettriche ad alta tensione, perché anche una linea disconnessa, lunga molti chilometri, accumula una pericolosa carica statica su se stessa. Una tuta protegge una persona dalle scosse elettriche.

Tali set di protezione basati su un panno d'argento proteggono gli elettricisti dagli effetti dannosi del campo elettromagnetico delle installazioni ad alta tensione, dove il componente elettrico è molto elevato. Tali kit, secondo i loro produttori, sono progettati per proteggere:

• dall'esposizione a un campo elettrico di frequenza industriale;

• dagli effetti della corrente di polarizzazione causata da un campo elettromagnetico alternato;

• dall'esposizione a intense radiazioni elettromagnetiche derivanti da una scarica tra i contatti dei sezionatori;

• da scosse elettriche quando si toccano oggetti collegati a terra o isolati, parti di apparecchiature, nonché erba e piccoli cespugli;

• da lesioni elettriche se esposto a tensione indotta o graduale.

I kit creano uno spazio schermato chiuso attorno al corpo di una persona vestita con una tuta, escludendo qualsiasi penetrazione del campo elettrico all'interno. Tutti gli elementi dei kit sono realizzati con materiali elettricamente conduttivi e sono interconnessi da canali di conduttività aumentata e cavi di contatto elettricamente conduttivi. Grazie a tali semi, il corpo umano viene deviato e viene garantito il drenaggio sicuro di correnti di natura elettrostatica o capacitiva.

Gli amanti Bobine di Tesla usa anche costumi che ricordano le singole gabbie di Faraday. La corrente scorre semplicemente lungo la superficie della tuta verso le parti conduttive con meno resistenza, senza causare danni alla persona che partecipa allo spettacolo.

Come puoi vedere, la gabbia di Faraday è usata oggi dove molto. Le installazioni elettriche ad alta tensione sono racchiuse nelle gabbie di Faraday, le gabbie di Faraday sono utilizzate nello spettacolo, infine, qualsiasi produzione associata a pericolose microonde e altre radiazioni elettromagnetiche non è completa senza interi laboratori e locali chiusi in gabbie di Faraday.

Speriamo che questo articolo ti sia stato utile e ora capisci quanto può essere importante un dispositivo dall'aspetto semplice che assomigli a una normale scatola di mesh. Dopotutto, la gabbia di Faraday in varie applicazioni non solo protegge una varietà di apparecchiature sensibili ai campi elettrici e alle radiazioni, ma protegge anche la salute delle persone prevenendo il cancro e molte altre malattie che possono essere causate dall'eccessiva esposizione alle radiazioni elettromagnetiche su un organismo vivente.