Qu'est-ce qu'une cage de Faraday?

En 1836, le physicien et inventeur anglais Michael Faraday a créé un dispositif spécial pour protéger les équipements des rayonnements électromagnétiques. Cet appareil est pertinent à ce jour et, comme auparavant, porte le nom d'un scientifique. Il s'agit de la cage de Faraday.

Cet appareil est une cage de protection en métal hautement conducteur et, en règle générale, mise à la terre. Le principe de fonctionnement de cet appareil simple est également assez simple:

Lorsqu'un champ électrique externe agit sur la cellule, les électrons libres du métal de la cellule entrent en mouvement et les côtés opposés de la structure sont chargés de sorte que leur champ compense le champ électrique externe.

Cela peut être vérifié dans une expérience simple avec deux électroscopes et une cage Faraday chargés à partir d'une source à haute tension: un électroscope attaché à la surface intérieure d'une cage en laiton Faraday et placé à l'intérieur ne montrera pas la présence d'une charge électrique, et un électroscope connecté à l'extérieur montrera.

Un champ magnétique constant, contrairement à un champ électrique, pénètrera dans la cellule sans entrave. Cependant, puisque le champ électrique alternatif générant le champ magnétique alternatif est protégé par la cellule, le champ magnétique alternatif ne pénètre pas dans la cellule, car il n'a tout simplement pas le temps de se produire. Pour cette raison, la cage de Faraday protège son espace interne et les objets qu'il contient, non seulement du champ électrique, mais aussi de l'action des ondes électromagnétiques externes.

Si nous prêtons attention aux hautes fréquences, les ondes électromagnétiques de haute fréquence (en comparaison avec la taille de la cellule de la grille cellulaire) se refléteront partiellement sur la cellule, et disparaîtront simplement dans l'épaisseur du métal, induisant des courants de Foucault en elle, et finalement se dissiperont dans la forme de chaleur.

Néanmoins, l'efficacité de la fonction de tamisage d'une cage de Faraday est associée aux paramètres suivants: à la profondeur de la couche superficielle (couche cutanée), à ​​l'épaisseur du métal de la cellule, et à la taille de l'ouverture par rapport à la longueur d'onde du rayonnement externe, à partir de laquelle un blindage est nécessaire. Ainsi, pour le blindage des câbles, des cages de Faraday avec des conducteurs d'une structure en matériaux bien conducteurs sont utilisées. La taille des cellules, pour le fonctionnement efficace de la cage de Faraday, doit nécessairement être bien inférieure à la longueur d'onde du rayonnement filtré.

Un type de cage de Faraday où tout le monde peut se rencontrer micro-onde. Sur la porte des micro-ondes, il y a une grille métallique, dont les cellules sont assez petites par rapport à la longueur d'onde créée par le magnétron. Le micro-ondes fonctionne à une fréquence de 2450 MHz, et la longueur d'onde ici est légèrement supérieure à 12 cm, évidemment, la grille sur la porte du micro-ondes protège facilement ce rayonnement, l'empêchant de sortir.

Le rôle du reste de la cellule dans le micro-ondes est joué par la chambre métallique dans laquelle se trouve la nourriture chauffée. Soit dit en passant, si vous mettez un téléphone portable dans le four à micro-ondes (éteint!), Il sera hors de la zone de couverture du réseau, car les ondes cellulaires standard GSM sont encore plus longues que les ondes générées par le magnétron à micro-ondes.

Il existe des combinaisons métalliques qui fonctionnent sur le principe d'une cage Faraday individuelle, en acier inoxydable et en fibres de cuivre. De tels costumes sont utilisés par les installateurs de lignes électriques à haute tension, car même une ligne déconnectée, longue de plusieurs kilomètres, accumule une quantité dangereuse de charge statique sur elle-même. Une combinaison protège une personne des chocs électriques.

Ces ensembles de protection à base de tissu argenté protègent les électriciens contre les effets nocifs du champ électromagnétique des installations à haute tension, où le composant électrique est très élevé. Ces kits, selon leurs fabricants, sont conçus pour protéger:

• de l'exposition à un champ électrique de fréquence industrielle;

• des effets du courant de polarisation provoqué par un champ électromagnétique alternatif;

• de l'exposition à un rayonnement électromagnétique intense résultant d'une décharge entre les contacts des sectionneurs;

• contre les décharges de courant électrique en touchant des objets mis à la terre ou isolés, des pièces d'équipement, ainsi que de l'herbe et de petits buissons;

• contre les blessures électriques lorsqu'il est exposé à une tension induite ou pas.

Les kits créent un espace blindé fermé autour du corps d'une personne vêtue d'un costume, excluant toute pénétration du champ électrique à l'intérieur. Tous les éléments des kits sont faits de matériaux électriquement conducteurs et sont interconnectés par des canaux de conductivité accrue et des fils de contact électriquement conducteurs. Grâce à de telles combinaisons, le corps humain est shunté et un drainage sûr des courants de nature électrostatique ou capacitive est assuré.

Les amoureux Bobines Tesla utilisez également des costumes ressemblant à des cages de Faraday individuelles. Le courant coule simplement le long de la surface de la combinaison vers les parties conductrices avec moins de résistance, sans endommager la personne participant au spectacle.

Comme vous pouvez le voir, la cage de Faraday est utilisée aujourd'hui où beaucoup. Les installations électriques à haute tension sont enfermées dans des cages Faraday, des cages Faraday sont utilisées dans le spectacle, enfin, toute production associée à des micro-ondes dangereux et à d'autres rayonnements électromagnétiques n'est pas complète sans des ateliers et des salles entiers enfermés dans des cages Faraday.

Nous espérons que cet article vous a été utile, et vous comprenez maintenant à quel point un appareil d'aspect simple qui ressemble à une boîte de maillage ordinaire peut être important. Après tout, la cage de Faraday dans diverses applications protège non seulement une variété d'équipements sensibles aux champs électriques et aux rayonnements, mais protège également la santé des personnes en empêchant les maladies oncologiques et de nombreuses autres maladies qui peuvent être causées par l'action excessive des rayonnements électromagnétiques sur un organisme vivant.