O que é uma gaiola de Faraday?

Em 1836, o físico e inventor inglês Michael Faraday criou um dispositivo especial para proteger equipamentos de radiação eletromagnética. Este dispositivo é relevante até hoje e, como antes, leva o nome de um cientista. É sobre a gaiola de Faraday.

Este dispositivo é uma gaiola de proteção feita de metal altamente condutor e, como regra geral, aterrada. O princípio de operação deste dispositivo simples também é bastante simples:

Quando um campo elétrico externo atua na célula, os elétrons livres do metal da célula entram em movimento, e os lados opostos da estrutura são carregados, de modo que seu campo compense o campo elétrico externo.

Isso pode ser verificado em um experimento simples com dois eletroscópios e uma gaiola de Faraday carregada de uma fonte de alta tensão: um eletroscópio anexado à superfície interna de uma gaiola de latão de Faraday e colocado dentro dela não mostrará a presença de uma carga elétrica, e um eletroscópio conectado externamente será exibido.

Um campo magnético constante, ao contrário de um campo elétrico, penetrará na célula sem impedimentos. No entanto, como o campo elétrico alternado que gera o campo magnético alternado é protegido pela célula, o campo magnético alternado não penetra na célula, pois simplesmente não tem tempo para surgir. Por esse motivo, a gaiola de Faraday protege seu espaço interno e seus objetos, não apenas do campo elétrico, mas também da ação de ondas eletromagnéticas externas.

Se prestarmos atenção às altas frequências, as ondas eletromagnéticas de alta frequência (em comparação com o tamanho da célula da grade celular) refletirão parcialmente a partir da célula e simplesmente desaparecerão na espessura do metal, induzindo correntes de Foucault e, finalmente, se dissipando. a forma de calor.

No entanto, a eficiência da função de triagem de uma gaiola de Faraday está associada aos seguintes parâmetros: com a profundidade da camada superficial (camada de pele), com a espessura do metal da célula e com o tamanho da abertura em relação ao comprimento de onda da radiação externa, da qual é necessária a blindagem. Assim, para blindagem de cabos, são utilizadas gaiolas de Faraday com condutores de uma estrutura feita de materiais bem condutores. O tamanho da célula, para o funcionamento efetivo da gaiola de Faraday, deve necessariamente ser muito menor que o comprimento de onda da radiação rastreada.

Um tipo de gaiola de Faraday que todos podem encontrar microondas. Na porta do microondas, há uma grade metálica, cujas células são bem pequenas em comparação com o comprimento de onda criado pelo magnetron. O microondas opera a uma frequência de 2450 MHz, e o comprimento de onda aqui é um pouco mais de 12 cm, obviamente, a grade na porta do microondas protege facilmente essa radiação, impedindo-a de sair.

O papel do resto da célula no microondas é desempenhado pela câmara de metal na qual os alimentos aquecidos estão localizados. A propósito, se você colocar um telefone celular no forno micro-ondas (desligado!), Ele ficará fora da área de cobertura da rede, pois as ondas celulares padrão GSM são ainda mais longas que as ondas geradas pelo magnetron de microondas.

Existem fatos de metal que funcionam segundo o princípio de uma gaiola individual de Faraday, feita de aço inoxidável e fibras de cobre. Essas roupas são usadas pelos instaladores de linhas de alta tensão, porque mesmo uma linha desconectada, de muitos quilômetros de comprimento, acumula uma quantidade perigosa de carga estática em si mesma. Um traje protege uma pessoa contra choque elétrico.

Esses conjuntos de proteção à base de pano de prata protegem os eletricistas dos efeitos nocivos do campo eletromagnético das instalações de alta tensão, onde o componente elétrico é muito alto. Esses kits, de acordo com seus fabricantes, são projetados para proteger:

• da exposição a um campo elétrico de frequência industrial;

• dos efeitos da corrente de polarização causada por um campo eletromagnético alternado;

• da exposição a intensa radiação eletromagnética resultante de uma descarga entre os contatos dos seccionadores;

• de choque elétrico ao tocar objetos aterrados ou isolados, partes de equipamento, além de grama e arbustos pequenos;

• de ferimentos elétricos quando expostos a tensão induzida ou escalonada.

Os kits criam um espaço blindado fechado ao redor do corpo de uma pessoa vestida de terno, excluindo qualquer penetração do campo elétrico no interior. Todos os elementos dos kits são feitos de materiais eletricamente condutivos e são interconectados por canais de maior condutividade e condutores de contato eletricamente condutivos. Graças a esses fatos, o corpo humano é desviado e é garantida a drenagem segura de correntes de natureza eletrostática ou capacitiva.

Amantes Bobinas de Tesla Também use fantasias semelhantes a gaiolas individuais de Faraday. A corrente simplesmente flui da superfície do traje para as partes condutoras com menos resistência, sem causar danos à pessoa que participa do show.

Como você pode ver, a gaiola de Faraday é usada hoje onde muito. As instalações elétricas de alta tensão são fechadas nas gaiolas de Faraday, as gaiolas de Faraday são usadas no show; finalmente, qualquer produção associada a micro-ondas perigosas e outras radiações eletromagnéticas não é concluída sem oficinas e salas inteiras fechadas nas gaiolas de Faraday.

Esperamos que este artigo seja útil para você, e agora você entende o quão importante pode ser um dispositivo de aparência simples que se assemelha a uma caixa de malha normal. Afinal, o Faraday Cage em várias aplicações não apenas protege uma variedade de equipamentos sensíveis a campos elétricos e radiação, mas também protege a saúde das pessoas, prevenindo doenças oncológicas e muitas outras que podem ser causadas pela ação excessiva da radiação eletromagnética em um organismo vivo.