Kuidas ehitada Faraday puuri

Sisu

• Faraday puur
• Näpunäited
• Faraday puuri DIY
• Faraday puuri Wifi
• Faraday puurirakendused
• Faraday puuri füüsika
• Faraday puurimaja
• Faraday puur generaatori ajaloo jaoks

Elekter võib olla ohtlik, kuid vastavate ettevaatusabinõude rakendamisel saate uurida, kuidas laengud voolavad, kuidas elektriväljad tekivad ja kuidas muud elektrienergia nähtused toimivad.

Füüsika elektrienergia algusest peale on teadlased kasutanud katsete tegemisel seadmeid, et kaitsta end kahjustuste eest. Need teadmised looksid Faraday puurid kui meetodid, mis hoiavad ära inimeste elektrist vigastamise.

Faraday puur

Näpunäited

Kui puur puutub kokku välise elektriväljaga, tekitab puur sama elektrivälja, nagu oleks laeng sees. Pind neutraliseeritakse, kui puur on maandatud, kui see voolab maapinnale. See hoiab ära pinge tekkimise puuri teisel küljel, nii et väli ei läbi materjali. Laengud jaotuvad materjali teisel küljel ümber, kuna pinnale indutseeritakse elektrostaatilised laengud.

Faraday puuri DIY

Selle Faraday puuri ehitamise meetodi jaoks on vaja puuri toimimise kontrollimiseks vasest või alumiiniumist metallist lehti, teipi, käärid, pappi või muud sarnast materjali ja ballooni. Kõige paremini töötab materjal Faraday puuri kana traadi jaoks alumiiniumist, vasest või kanatraadist. Faraday puurid vajavad metalldetailide vahel palju kontakti, nii et võrgusilma kujundus saaks hästi toimida.

Vormige konteiner Faraday kilbiks või puuriks, muutes selle näiteks kasti, mis kaitseb teid ümbritseva eest. Mähi mahuti ümber foolium või metallplekid. Veenduge, et puuril oleks palju kokkupuuteid metalllehtede vahel.

Lõika ekraan läbi, nii et näete puuri seestpoolt. Veenduge, et augud oleksid väiksemad kui elektromagnetilise kiirguse lainepikkus, mille sisenemist soovite blokeerida.

Mõned üldised juhised on järgmised:

Faraday puuri Wifi

Proovige oma mobiili puuri sees kasutada. Kas see võtab vastu või edastab wifi-signaale? Peaksite ikkagi saama nõrgema koguse wifi, kuna Faraday puurid võivad mobiiltelefonide sagedust küll küll küll vähendada, kuid mitte seda täielikult peatada.

Mobiiltelefonide kasutatavatel raadiolainetel on piisavalt väikesed sagedused, et lekkida läbi puuri väikeste aukude, nii et peate nende vastu tegutsema Faraday puuri väikeste tühikute jootmiseks või keevitamiseks.

Faraday puurirakendused

Keemikud kasutavad Faraday puuride abil väliste allikate tekitatava müra vähendamiseks täpseid mõõtmisi. Digitaalse kohtuekspertiisi teadlased kasutavad Faraday kotte, elastsest metallmaterjalist Faraday puure, et vältida pühkimist ja kriminaaltõendite muutmist.

Faraday puurid pakuvad arvutitele turvalisust selliste toimingute nagu nuhkimine takistamiseks. Autod ja lennukid toimivad peamiselt Faraday puuridena, hoides reisijaid kokkupuutel kahjulike elektrilaengutega.

Faraday puure kasutatakse ka raadiosaatjate segamise takistamiseks muudes seadmetes ning inimeste ja esemete kaitsmisel pikselöökide ja laengute eest. Ka kodumasinad kasutavad neid. Mikrolainetel on kilbid, mis takistavad lainete väljumist nende sisemusest, samal ajal kui teleri kaablid vähendavad piltide loomiseks väliseid elektromagnetilisi häireid.

Metallide erinev juhtivus võib mõjutada seda, kuidas Faraday puurid takistavad elektriväljade sisenemist. Vask on kõige tõhusam, seda kasutatakse haigla MRT-seadmetes ja arvutiseadmetes, millest saab veelgi spetsiaalsematel eesmärkidel moodustada messingist ja fosforist pronksisulameid.

Alumiinium on ka hea materjal, kuna see on oma kaalult tugev ja suure juhtivusega, kuid aja jooksul võib see roostetada ja pole hästi joodetud. Faraday puuride kujundamise muude omaduste hulka kuuluvad hind, korrosioon, paksus, painduvus, blokeeritud sagedused ja materjalide endi puuriks kujundamine.

Faraday puuri füüsika

••• Syed Hussain Ather

Faraday puurid kaitsevad nende sisemust elektriväljade, laetud osakesi nagu prootonid või elektronid ümbritseva jõuvälja eest. Elektrijõu kirjeldamiseks võib kasutada coulombsi seadust E kui E = e₁ e₂/ 4πε₀r² milles _r on laetud osakeste vaheline raadius, ε₀ on vaakumi läbilaskvuse konstantne arv 8,854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ ja _e₁ e₂ on osakeste laengud.

Puuri sees saab selle valemi abil mõõta kogu välise pinnaga kokkupuutuvat elektrienergiat. Puuri sees olev võrguväli jääb nulliks, kaitstes seda, mis puuris asub.

Laengud juhis nagu Faraday puuri juhtiv materjal tasakaalus peaksid olema võimalikult kaugel, nii et laeng jääb pinnale. See hoiab elektrivälja nulli sees. Kui tooksite puuri välisküljele positiivselt laetud objekti, koguneksid sisepinnal olevad elektronid selle ümber, et see välja tõmmata.

Faraday puurimaja

Kui kujutasite end Faraday puurimajas, võiksite kasutada erinevaid materjale, et kaitsta end elektromagnetiliste häirete eest.

Vask on meditsiinis magnetresonantstomograafia (MRI) jaoks kõige usaldusväärsem element, et kaitsta inimesi elektromagnetilise kiirguse kahjustuste eest. Samuti on seda lihtne kombineerida teiste elementidega, et luua sulameid nagu messing, fosforpronks ja berüllium vask, mille juhtivuse väärtused on kõrgemad.

Eelnevalt tinatatud teras on tasuv materjal, mis blokeerib madalamate sageduste sisenemist. Süsinikteras on veel üks ideaalne valik, mis võib blokeerida teiste sulamite ja elementide sagedused. Nende materjalide korrosiooni vältimiseks on need sageli kaetud tinakattega.

Vase sulamist on teada, et see suudab korrosioonile vastu seista. Alumiinium on veel üks ideaalne valik, mis, kuigi peate uurima selle galvaanilise korrosiooni ja oksüdatsiooni omadusi, võib selle hea tugevuse ja kaalu suhte ning suure juhtivuse tõttu olla mitmesugustel eesmärkidel.

Faraday puur generaatori ajaloo jaoks

••• Syed Hussain Ather

1836. aastal täheldas füüsik Michael Faraday, et laetud juht hoiab liigset laengu materjali enda sees, mitte õõnsuses, kuhu dirigent suleti. Ta kattis toa metallfooliumiga. Kui väljas oli elektrostaatiline generaator, märkas ta, et tema elektroskoobi - seadme, mida kasutatakse elektrilaengu mõõtmiseks - sees pole laengut. Ta kasutas seda Faraday puuri ehitamiseks sellele generaatorile.

Seitse aastat hiljem näitas Faraday, et laeng jääb metallpindade juhi pinnale. Kasutades jääga metallist ämbrit, näitas ta, et elektri laeng juhtme kestades loob korpuse sisepinnale laengu. Laeng ei mõjutanud kesta siseruumi. Elektroskoobi abil elektrilaengu mõõtmiseks saaks tema katsest esimene elektrilaengu kvantitatiivne eksperiment.