מה זה כלוב של פאראדיי?

עוד בשנת 1836 יצר הפיזיקאי והממציא האנגלי מייקל פאראדיי מכשיר מיוחד להגנה על ציוד מפני קרינה אלקטרומגנטית. מכשיר זה רלוונטי עד היום, וכמו קודם, נושא את שמו של מדען. זה על כלוב פאראדיי.

התקן זה הוא כלוב מגן העשוי ממתכת מוליכה מאוד, וככלל, מקורקע. עקרון הפעולה של מכשיר פשוט זה הוא גם די פשוט:

כאשר שדה חשמלי חיצוני פועל על התא, האלקטרונים החופשיים של מתכת התא נכנסים לתנועה, והצדדים הנגדים של המבנה טעונים כך ששדה שלהם מפצה על השדה החשמלי החיצוני.

ניתן לבדוק זאת בניסוי פשוט עם שני אלקטרוסקופים וכלוב פאראדיי הטעינים ממקור מתח גבוה: אלקטרוסקופ המחובר למשטח הפנימי של כלוב פליז של פאראדיי והוצב בתוכו לא יראה נוכחות של מטען חשמלי, ואלקטרוסקופ המחובר חיצונית יראה.

שדה מגנטי קבוע, שלא כמו שדה חשמלי, יחדור לתא ללא מפריע. עם זאת, מכיוון שהשדה החשמלי המתחלף המייצר את השדה המגנטי המתחלף מוגן על ידי התא, השדה המגנטי המתחלף אינו חודר לתא, מכיוון שפשוט אין לו זמן להתעורר. מסיבה זו, כלוב פאראדיי מגן על המרחב הפנימי שלו, ועל האובייקטים בו, לא רק מהשדה החשמלי, אלא גם מפני פעולתם של גלים אלקטרומגנטיים חיצוניים.

אם נקדיש תשומת לב לתדרים גבוהים, אז גלים אלקטרומגנטיים בתדירות גבוהה (בהשוואה לגודל התא של רשת התא) ישקפו חלקית מהתא, ופשוט ימותו בעובי המתכת, יגרמו לתוכם זרמי אדמה, ובסופו של דבר יתפזרו לתוכם צורת החום.

עם זאת, היעילות של פונקציית ההקרנה של כלוב פאראדיי קשורה לפרמטרים הבאים: עם עומק שכבת פני השטח (שכבת העור), עם עובי המתכת של התא, ועם גודל הפתח ביחס לאורך הגל של הקרינה החיצונית, ממנה נדרש מיגון. אז, לצורך כבלים מסוככים, משתמשים בכלובי פאראדיי עם מוליכים של מבנה העשוי מחומרים מוליכים היטב. גודל התא, להפעלה יעילה של כלוב פאראדיי, חייב בהכרח להיות נמוך בהרבה מאורך הגל של הקרינה המוקרנת.

סוג של כלוב פאראדיי שכולם יכולים לפגוש בו מיקרוגל. על דלת המיקרוגל יש רשת מתכתית, שתאיםיה קטנים למדי בהשוואה לאורך הגל שיצר המגנטרון. המיקרוגל פועל בתדר של 2450 מגה הרץ, ואורך הגל כאן מעט יותר מ- 12 ס"מ. ברור שהרשת בדלת המיקרוגל מגן בקלות על קרינה זו, ומונעת את יציאה החוצה.

את תפקיד שאר התא במיקרוגל ממלאת תא המתכת בו ממוקם המזון המחומם. אגב, אם תכניס טלפון סלולרי לתנור המיקרוגל (כבוי!), הוא יהיה מחוץ לאזור כיסוי הרשת, מכיוון שגלים סלולריים סטנדרטיים של GSM ארוכים אפילו יותר מהגלים שמייצרים המגנטרון של המיקרוגל.

יש חליפות מתכת שעובדות על העיקרון של כלוב פאראדאי אינדיבידואלי, עשוי נירוסטה וסיבי נחושת. תלבושות כאלה משמשות מתקינים של קווי מתח בעלי מתח גבוה, מכיוון שאפילו קו מנותק, שאורכו קילומטרים רבים, צובר לעצמו כמות מסוכנת של מטען סטטי. חליפה מגנה על אדם מפני התחשמלות.

מערכות הגנה כאלה המבוססות על בד כסף מגנות על חשמלאים מההשפעות המזיקות של השדה האלקטרומגנטי של מתקנים במתח גבוה, כאשר הרכיב החשמלי הוא גבוה מאוד. ערכות כאלה, על פי היצרנים, נועדו להגן על:

• מחשיפה לשדה חשמלי בתדר תעשייתי;

• מההשפעות של זרם הטיה שנגרם כתוצאה משדה אלקטרומגנטי מתחלף;

• מחשיפה לקרינה אלקטרומגנטית אינטנסיבית הנובעת מהפרשות בין המגעים של המנתקים;

• מהלם חשמלי בעת נגיעה בחפצים מקורקעים או מבודדים, חלקי ציוד, כמו גם דשא ושיחים קטנים;

• מפגיעות חשמל כאשר הם נחשפים למתח מושרש או מדרגות.

הערכות יוצרות חלל מוגן וסגור סביב גופו של אדם לבוש בחליפה, למעט כל חדירה לשדה החשמלי בפנים. כל האלמנטים בערכות עשויים מחומרים מוליכים חשמליים ומחוברים זה לזה באמצעות תעלות של מוליכות מוגברת ומוליכי מגע חשמליים. בזכות חליפות כאלה, גוף האדם מתנער ומובטח ניקוז בטוח של זרמים בעלי אופי אלקטרוסטטי או קיבולי.

אוהבים סלילי טסלה השתמש גם בתלבושות הדומות לכלובי פאראדיי בודדים. הזרם פשוט זורם במשטח החליפה לחלקים המוליכים בפחות התנגדות, מבלי לגרום נזק למי שמשתתף במופע.

כפי שאתה יכול לראות, כלוב פאראדיי משמש היום בו הרבה. התקנות חשמליות מתח גבוה כלולות בכלובי פאראדיי, כלובי פאראדיי משמשים בתערוכה, סוף סוף כל ייצור הקשור למיקרוגל מסוכן וקרינה אלקטרומגנטית אחרת אינו שלם ללא בתי מלאכה וחדרים סגורים בכלובי פאראדיי.

אנו מקווים כי מאמר זה היה מועיל עבורך, וכעת אתה מבין כמה חשוב יכול להיות מכשיר פשוט למראה הדומה לארגז רשת רגיל. אחרי הכל, כלוב פאראדיי ביישומים שונים לא רק מגן על מגוון ציוד רגיש לשדות חשמל וקרינה, אלא גם מגן על בריאות האנשים על ידי מניעת סרטן, ומחלות רבות אחרות שיכולות להיגרם כתוצאה מחשיפה מוגזמת לקרינה אלקטרומגנטית על אורגניזם חי.