Изготовление клетки (решетки) фарадея своими руками в домашних условиях

Майкл Фарадей был известным английским ученым-экспериментатором, который подарил миру такие гениальные изобретения, как электромагнитная индукция, лежащяя в основе производства электроэнергии, электродвигатель, трансформатор и многие другие устройства, которыми мы пользуемся до сих пор.

Но сегодня мы расскажем об устройстве, которое он изобрел в середине 19 века. Это так называемая клетка Фарадея.

В основу работы прибора положена способность электронов в замкнутой электропроводящей оболочке при попадании в электрическое поле приобретать заряд, который компенсирует воздействие внешних полей. Таким образом, стенки клетки защищают пространство внутри от воздействия внешнего электромагнитного излучения.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Такая клетка Фарадея может защитить даже человека от электрического разряда. Но и в обратном порядке, излучение, образуемое внутри клетки Фарадея, не выйдет наружу, если сделать ее проводящим слоем внутрь. Поэтому мы, например, защищены от воздействия излучения микроволновой печи, когда находимся рядом с ней во время ее работы.

Почему это устройство назвали клеткой?

Потому что первые опыты Фарадей проводил именно с металлической клеткой. Да и сегодня промышленные образцы сделаны и выглядят как металлическая клетка, сделанная из хорошо проводящих электричество материалов. Эффективность и мощность ее зависят от толщины материала, из которого она сделана, и соотношения размера проема к длине волны воздействующего внешнего поля.

Клетка Фарадея — принцип работы

Все гениальное просто! Вот и сам принцип работы этого устройства очень прост – когда клетка Фарадея попадает под воздействие электрического поля, свободные электроны внутри материала, из которого она сделана, начинают двигаться, собираясь вместе определенным образом.

В результате этого противоположные стенки клетки получают заряды разноименные, создающие новое поле, имеющее противоположное направление к внешнему.

Это новое поле компенсирует воздействие внешнего электромагнитного поля, а значит, внутри клетки электрические шумы или электрическое поле отсутствуют.

Этот метод отражения или экранирования работает только при воздействии электрических полей и переменно магнитных, которые ими же и порождаются. Защитить от статического магнитного поля это приспособление не сможет.

Для чего она нужна?

В основном ее используют в промышленности, чтобы защитить аппаратуру от воздействия нежелательного электромагнитного излучения. Например, при установке медицинских томографов.

Очень часто используют в лабораториях, где нужно проводить высокоточные измерения и снизить воздействие электромагнитных шумов.

При промышленном использовании обычно привлекают специалистов, которые смогут правильно рассчитать все параметры клетки.

В быту свойства этого изобретения чаще всего советуют использовать для защиты всевозможных электронных устройств (мобильные телефоны, планшеты и т. д.) от повреждения электромагнитным излучением или импульсом (волной). Эта волна может быть вызвана ядерным взрывом или каким-то природным явлением, например, вспышками на солнце.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Некоторые из них даже строят себе дома, которые являются «клетками Фарадея», чтобы полностью защититься от возможного влияния электромагнитных излучений. Пример такого дома вы видите на картинке выше.

В жилище его хозяин сможет точно пережить любой катаклизм.

Особенно популярна эта тема среди людей, которые боятся всякого рода излучений и их влияния на здоровье, а также среди верящих во всемирную катастрофу и готовящихся к выживанию после нее.

Клетка Фарадея — как сделать из подручных средств?

Наиболее простым вариантом изготовления клетки Фарадея своими руками может стать любой предмет с герметичным корпусом, электропроводящим наружным слоем и не проводящим электричество слоем внутри.

Таким предметом может стать буквально любой предмет домашнего обихода, который можно закрыть. Форма может быть самая разная: коробка, цилиндр, сфера – в общем-то, что угодно. Внутреннюю часть нужно сделать из любого материала, который не проводит электричество: картон, бумага, дерево, пластик и т. д.

Поэтому проще всего взять уже готовый металлический предмет и вставить внутрь непроводящий электричество слой или, наоборот, взять предмет из не проводящего электричества слоя и обернуть его внешние части проводящим слоем (например, фольгой).

Даже если вы просто обернете свой прибор в фольгу – это уже будет простейшая клетка Фарадея, своими руками сделанная.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условияхОбратите внимание! Наибольшей эффективностью обладают самодельные клетки, сделанные из деревянно-каркасных конструкций с использованием сеток из меди или алюминия. Если вы решили произвести монтаж клетки Фарадея из уже готового металлического предмета, то удостоверьтесь, что крышка и ящик имеют хороший контакт, который обеспечивает надежную защиту от проникновения излучения внутрь. А также, что предмет сделан из гальванизированного метала.

  • Данная клетка Фарадея (фото представлено) сделана из обычного деревянного ящика.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

  1. Из обычного мусорного металлического бака, металлического ящика или неэмалированного ведра с крышкой тоже можно сделать клетку Фарадея, просто выложив внутреннюю поверхность картоном.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Вот такой старый ящик для инструментов может стать прекрасной основой для данного прибора.

Может ли клетка иметь отверстия?

Если эти отверстия относительно небольшие по отношению к длине волны, тогда да, она может иметь отверстия. Например, для волны в 1 ГГц длина волны составляет 0,3 м в свободном пространстве, поэтому если в клетке отверстия меньше этого значения, все в порядке! Поэтому так часто строят клетки из сетки.

Что делать с дверью?

Если вы собираетесь построить большую клетку с дверью или зазорами между крышкой и основанием, тогда возможно небольшое проникновение электромагнитного излучения внутрь клетки. Поэтому лучше всего для такого рода конструкций использовать на швах ленту или материал, который проводит электричество и при этом закрывает шов.

Что можно использовать из подручных средств?

Разрешается использовать все, что видите в своем доме, если это сделано из проводящих материалов. Примеров можно привести много:

  • металлические мусорные баки;
  • ведра;
  • ящики;
  • коробки;
  • корпуса микроволновок и т. д.

Нужно ли заземлять конструкцию?

До сих пор не единого мнения по поводу того, нужно ли заземлять клетку Фарадея или нет.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Но это зависит от многих факторов — размеров, где и для чего она будет использоваться и т. д. Но общие правила таковы: заземлять не нужно маленькие конструкции, а вот для больших это сделать необходимо.

В большой клетке может возникнуть электромагнитное излучение, которое может навредить человеку, если он случайно коснется работающего прибора. Тогда как в маленького размера клетке излучение небольшое.

Поэтому перед тем как продумывать конструкцию, внимательно изучите рекомендации по заземлению.

Как проверить работу клетки Фарадея?

Можно положить внутрь работающий радиоприемник с включенным каким-то сильным FM-каналом. Если после того как закроете клетку вы все еще слышите работу радиоприемника, значит, она недостаточно плотно закрыта.

Или можно положить внутрь мобильный телефон и попробовать позвонить на него. Если телефон будет вне зоны приема, значит, клетка работает хорошо.

Итак, вы знаете теперь, что такое, для чего нужна и как сделать клетку Фарадея своими руками.

Покупая готовую клетку или решая сделать ее самостоятельно, убедитесь, что размер соответствует ваши нуждам, и вы сможете поместить в нее все, что хотели.

Нужна ли она для проведения научных экспериментов или для защиты электроники от воздействия электромагнитного излучения, не столь важно. Вы всегда можете легко сделать вашу собственную клетку Фарадея из подручных средств.

Источник: https://www.syl.ru/article/215590/new_kletka-faradeya-svoimi-rukami

Как построить клетку Фарадея: самодельный проект DIY

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Хотя его главная страсть не физика, он, должно быть, слышал о клетке Фарадея. Это одно из самых впечатляющих применений физики в реальной жизни, и вы действительно можете создать его на своем заднем дворе. Если вы хотите узнать, как построить клетку Фарадея, оставайтесь с нами на следующих страницах и узнайте, насколько это просто!

Прежде чем погрузиться в самый удивительный и интересный проект DIY, о котором вы когда-либо слышали, мы должны немного поговорить об изобретателе: Майкле Фарадее. Он был британским ученым, который изменил области электромагнетизма и электрохимии.

На самом деле, мы должны поблагодарить его за мир, в котором мы живем, и за будущие открытия и технологические изобретения.

Его работа в магнитных полях привела к изобретению электромагнитных вращающихся устройств, которые привели к электрическому двигателю и использованию электричества в качестве основного источника энергии для современной технологии.

Подумайте, как бы выглядел наш мир сегодня, если бы мы не могли использовать электричество для питания наших устройств. Многие из технологических достижений не существовали бы или могли иметь другую форму и функциональность.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

В дополнение к созданию основы для электродвигателя Фарадей обнаружил и другие удивительные вещи, такие как:

  • как использовать электромагнитные поля в физике;
  • обнаружил, что магнетизм влияет на световые лучи;
  • принцип электромагнитной индукции;
  • Законы электролиза.

Он был человеком, наделенным огромной жаждой знаний, и мы должны поблагодарить его за это. В этом мире только горстка людей с таким впечатляющим портфолио. Он сидит в тяжелом песке ученых рядом с Эйнштейном и Теслой.

Теперь, когда мы немного поговорили об изобретателе, давайте потратим больше времени на изобретение и посмотрим, что такое клетка Фарадея. Если мы попытаемся расшифровать его по его имени, у нас будет клетка, построенная кем-то по имени Фарадей, что довольно точно. Клетка может принимать разные формы, но принцип прост: она распределяет электрический заряд вокруг себя, не впуская его.

Внешняя часть клетки действует как проводник, позволяя электрическому заряду течь, пока внутренняя часть защищена. Замечательная вещь в открытии Фарадея состоит в том, что внутренняя часть клетки также защищена электромагнитными полями и микроволнами.

Как вы можете себе представить, это удивительное явление имеет множество применений в нашей повседневной жизни:

  • Например, благодаря Фарадею и его клетке мы теперь знаем, как защитить электрические приборы от молнии и электрических разрядов, позволяя дополнительной энергии вытекать наружу и обеспечивать безопасность чувствительных внутренних механизмов.
  • Еще одно полезное приложение — авиация. Самолеты проходят через штормы и иногда (довольно часто в действительности) поражаются молнией. Если бы не было защиты для защиты пассажиров и всех этих деликатных систем, никто не рискнул бы летать.
  • Автомобиль, на котором мы ездим каждый день, — это клетка Фарадея, которая защищает нас от молнии, когда нам приходится переживать шторм.
  • Микроволновые печи являются своего рода перевернутыми клетками Фарадея, поскольку они улавливают энергию микроволн внутри и используют ее для приготовления (или нагревания) пищи.
  • Экранированные кабели используют эффект клетки Фарадея для поддержания чистоты передаваемых сигналов. Например, сигнал с вашего телевизора проходит через экранированный кабель, чтобы обеспечить четкое изображение на вашем устройстве. Если экранирование отсутствует, сигнал на телевизионном кабеле будет смешиваться с другими сигналами, которые распространяются в окружающую среду вокруг кабеля.
  • Жизненно важные телекоммуникационные системы защищены от электрических зарядов, используемых клетками Фарадея.
  • Больницы имеют свои собственные комнаты Фарадея: кабинеты МРТ, где они должны изолировать любые внешние электрические помехи, чтобы получить четкую картину.
  • Важные вопросы, связанные с государством и бизнесом, обсуждаются в залах Фарадея, где не работает ни одно устройство прослушивания.
  • Все современное военное оружие основано на связи, но это делает его чрезвычайно уязвимым для ЭМИ (электромагнитных импульсов) атак (естественных или искусственных). Клетка Фарадея защитит все внутри ЭМИ.

Защита вашей электроники от ЭМИ

ЭМИ или электромагнитный импульс — это естественное или искусственное событие, которое может отправить нас всех в каменный век всего за несколько секунд.

Читайте также:  Перенос газовой колонки в квартире

Эти события могут происходить естественным образом (когда мы получаем вспышку от Солнца из-за солнечных взрывов) или вызваны человеком (террористическая атака). ЭМИ опасен, потому что он выпускает большое количество гамма-лучей в атмосферу.

Эти гамма-лучи достигают Земли от Солнца каждую секунду, но нашей атмосфере удается защитить нас от них.

Если количество гамма-лучей внезапно увеличивается, возникает ЭМИ. Электромагнитный импульс будет рассеиваться в воздухе со скоростью света, обжигая любое электронное устройство на своем пути. Электрические линии, телефонные вышки, микроволновые печи, фены, радиоприемники, телевизоры, все, что работает с электроэнергией, будет разрушено.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Вот почему изобретение Фарадея так важно: электроника будет защищена в клетке от далеких дней в случае электромагнитного импульса.

Поскольку их легко построить и вам не нужны дорогие материалы, вам следует задуматься о том, как защитить ваше ценное электронное оборудование.

Это может показаться небольшим кризисом паранойи, поскольку таких нападений не было, но вы никогда не узнаете. Люди в Нагасаки не знали, как реагировать в случае ядерной атаки, и заплатили за это своими жизнями.

Представьте себе хаос, который может создать ПУОС, особенно сейчас, когда мы основываем свою жизнь на технологиях.

Электрические машины перестали бы работать (даже когда они в движении), кардиостимуляторы останавливались, подвергая опасности жизни пациентов, связь была бы недоступна и т. Д.

Если у вас есть электронные устройства, вы сможете общаться с государственными ведомствами (военные также используют клетки Фарадея для защиты своих активов) и своевременно получать ценную информацию.

Клетка Фарадея из материалов, которые у вас есть

Вы не должны быть космическим ученым по физике, чтобы делать проект Фарадея DIY с вашей семьей или друзьями. Вам просто нужно понять некоторые основные принципы и правильно их применять. Сейчас самое время узнать, как построить клетку Фарадея из материалов, которые у вас уже есть в нашем доме.

Есть несколько решений, которые вы должны принять, прежде чем начинать свою домашнюю клетку Фарадея:

  1. Путь Клетка может иметь любую желаемую форму: сферическую, треугольную, странной формы и т. Д. Если вы решите использовать классическую прямоугольную форму, она одинаково хороша, если вы знаете, что форма не влияет на эффективность клетки.
  2. Проводящий материал. Вы должны выбрать материал, который хотите разместить на внешней стороне клетки. Это должно быть простым решением, так как материал не влияет на активность клетки (пока он способен проводить электричество). Высокопрочные алюминиевые листы — самые дешевые материалы для эффективной клетки Фарадея для DIY.
  3. Отверстия или без отверстий. Клетка Фарадея может иметь отверстия в ее стенках, если они не слишком велики для проникновения электромагнитной волны. Вот почему вы можете использовать алюминиевую сетку в качестве внешнего слоя клетки. Вы также можете использовать металлические контейнеры, такие как металлические мусорные баки или оцинкованные банки. Обратите особое внимание на дверь при использовании сетки, потому что будут утечки. Область двери нуждается в дополнительной изоляции, чтобы управлять клеткой.
  4. Должен ли я заземлить клетку? Это не просьба, но это сильная рекомендация. В случае, если что-то пойдет не так, клетка может наэлектризовать и убить любого, кто прикоснется к ней. Если он подключен к земле, добавляется дополнительный уровень безопасности.
  5. Поглотитель влаги создать безопасную и свободную от влаги среду для устройств внутри клетки. Они не помогут вам, если они переживут EMP, но они сломаются из-за чрезмерной влажности. Влагопоглощающих упаковок по 50 г должно быть достаточно.

Теперь, когда у вас есть все, что нужно, пора начинать строить:

  • Начните с того, что заверните все, что вы хотите положить в клетку, в прочную алюминиевую фольгу. Вы можете добавить предмет одежды перед размещением листа, если объект, который вы оборачиваете, имеет острые углы. Таким образом, вы избежите любой дыры в листе. Убедитесь, что вы положили 3 слоя алюминия в каждый предмет; Это идеальная толщина.
  • Возьмите контейнер, который вы используете в качестве стен клетки Фарадея, и добавьте слой защиты внутри. Здесь вы можете использовать пенопластовую подушку или просто разрезанную картонную коробку. Подушка будет лучшим защитным слоем, но если вы не собираетесь ударить клетку о стены, вам также следует подойти с картонной коробкой. Обязательно добавьте этот внутренний слой на стенах, снизу и сверху. Предметы внутри не могут касаться стенок контейнера, особенно если вы используете оцинкованный мусорный бак.
  • Добавьте абсорбент влаги и предметы, которые вы хотите защитить, внутри контейнера.
  • Запечатайте крышку и добавьте дополнительный слой алюминиевой ленты сверху. Ленточный слой предназначен только для того, чтобы убедиться, что уплотнение выполнено и что между металлическими контактами нет проникновений. Чтобы клетка работала, эта печать должна быть идеальной.

Здесь вы можете увидеть, как это работает:

Теперь у него есть собственная самодельная клетка Фарадея, готовая защитить свои электронные устройства и ЭМИ.

Финальный тест — проверьте, хорошо ли вы поработали

Вы не можете создать ПУОС для тестирования только что построенной клетки Фарадея, но есть и другие способы проверить, действительно ли она работает. Поместите в свой телефон очень высокую громкость и AM / FM-радио, пока оно все еще передается.

Прежде чем закрепить крышку на месте, вы все равно можете услышать сигнал от радио изнутри контейнера. После того, как все запечатано, радио должно потерять сигнал, и если вы попытаетесь позвонить на ваш телефон, он не должен быть доступен.

Если это происходит, это означает, что вы проделали большую работу и ваша клетка Фарадея безопасна для использования.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Если вы все еще слышите радио и ваш телефон звонит, когда он находится внутри герметичной клетки, поищите отверстия в контейнере или в фольге, используемой для упаковки предметов.

Советы и хитрости

Теперь, когда мы знаем, как защитить наши электронные устройства, пришло время изучить некоторые приемы того, как сделать клетку с материалами в нашем распоряжении; например, как устранить влагу без осушителей.

  • Используйте нейлоновые чулки, наполненные стеклянным наполнителем для кошачьих туалетов, чтобы впитывать влагу изнутри. Это экономичный и эффективный способ убедиться, что внутри вашей клетки нет влаги;
  • Упакуйте свои вещи и поместите их в банку в том порядке, в котором они вам понадобятся. Если есть предметы, которые необходимо регулярно проверять, разместите их сверху;
  • Вы можете встроить солнечную панель в клетку Фарадея, чтобы ваши электронные устройства работали, даже если линии электропередачи не работают. Вы можете заряжать батареи и мобильные телефоны с накопленной энергией;
  • Если у вас не было возможности изготовить клетку Фарадея и хранить в ней все, что вы хотите, существует экстренное решение: ваша микроволновая печь. Микроволновые печи — это маленькие клетки Фарадея с ног на голову, что означает, что они сохраняют энергию для приготовления пищи. Если микроволны выключены, ваши глаза замедлятся, пока вы наблюдаете за вращением пищи внутри. Если EMP прибывает и не готов, поместите вашу маленькую электронику в микроволновую печь. Он будет действовать как миниатюрная клетка Фарадея и защищать все внутри.

Электронику поставить в клетку Фарадея

Во-первых, вы должны рассмотреть размер клетки. Вы не можете положить большой экран телевизора в небольшой мусорный бак, верно? В конце концов, телевизор с большим экраном не спасет вашу жизнь, а после EMP не будет телевидения или Интернета, и он станет просто холодной мебелью и воспоминанием о том, что было раньше.

Вы должны думать о небольших электронных устройствах, без которых ваша жизнь была бы более сложной. Вот несколько примеров:

  • Слуховой аппарат;
  • Замена кардиостимулятора (если вы или один из членов вашей семьи пользуетесь им);
  • Солнечная энергия радио;
  • Двунаправленная станция связи;
  • Мобильный телефон;
  • Портативный компьютер;
  • таблетки;
  • Светодиодный фонарик с батарейками;
  • Стандартное зарядное устройство;
  • Аккумуляторные и стандартные батареи;
  • USB зарядное устройство и солнечные батареи;
  • Купите внешний жесткий диск с достаточным пространством для размещения всех резервных копий вашего компьютера и поместите его в клетку;
  • Карточки с фотографиями и копиями документов, которые вы хотите сохранить;
  • Детектор излучения, который будет очень полезен для проверки уровня радиации после ЭМИ.

Список можно продолжить в соответствии с количеством места, которое у вас есть. Вы всегда можете сделать более одной клетки Фарадея, чтобы хранить все, что вам нужно.

В любом случае, идея заключается в том, чтобы хранить важное оборудование, которое может помочь вам в сложной ситуации.

Если вы делаете более одной клетки Фарадея, вы должны пометить их, чтобы вы знали, что внутри, не открывая клетки.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Теперь вы готовы к очень безобразному сценарию, теоретически. Никто не мог попробовать одну из этих самодельных клеток Фарадея против воздействия электромагнитного импульса (искусственного или естественного). И надежда в том, что мы никогда не сможем этого сделать. Тем не менее, лучше быть готовым, на всякий случай.

Вы действительно хотите сохранить свои устройства?

Ну, в конце концов, главный вывод заключается в том, что мир, как мы его знаем, очень хрупок и может быть разрушен в считанные секунды. Мы даже не понимаем, насколько мы зависим от небольших электронных устройств, таких как планшеты, ноутбуки, системы GPS, радио и другие.

Как будто все это было на Земле тысячи лет, и ничто не может заставить их исчезнуть. Многие люди живут в некоем пузыре, не беспокоясь о том, что может произойти и как они отреагируют в опасной ситуации. Настало время покинуть наш пузырь и начать подготовку к различным сценариям.

Если бы завтра была EMP-атака, половина населения не знала бы, чего ожидать. Представьте, как легко мир террористов может разрушить нашу систему связи, линии электропередач и финансы (мы видели это во многих фильмах).

Каждая из этих систем работает от электрической энергии, что делает их чрезвычайно уязвимыми для атак. Мы были бы в неведении, и когда мы осознаем, что произошло, баланс сил в мире изменился. Это очень мрачный сценарий, и мы надеемся, что этого никогда не произойдет, но остается вопрос: что произойдет?

Самодельная клетка Фарадея может быть последней стеной, которая стоит между вами и хаосом. Почему бы не построить его, так как это действительно простой и интересный проект DIY?

СТРОИТЕЛЬСТВО

Источник: https://survinat.ru/2019/05/kak-postroit-kletku-faradeja-samodelnyj-proekt-diy/

Клетка фарадея в квартире

Великий английский ученый Майкл Фарадей известен всему миру, как первооткрыватель электромагнитной индукции, изобретатель электродвигателя, трансформатора и многих других устройств, не потерявших своей актуальности до настоящего времени. Одно из них, изобретенное еще в середине 19 века, известно, как клетка Фарадея.

Устройство и принцип работы

Данное устройство получило свое название в связи с тем, что для первых экспериментов была использована металлическая клетка, материал которой отличался высокой электропроводностью.

Читайте также:  Умные розетки: c таймером, дистанционные, wi-fi

Такая конфигурация сохранилась и до настоящего времени. Толщина используемого материала делает клетку настолько мощной и эффективной, насколько это необходимо в каждом конкретном случае.

На эти показатели влияет соотношение размера ячейки к длине волны внешнего поля.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Принцип действия устройства и ее эффект довольно простой. При попадании клетки под действие электрического поля, начинается движение свободных электронов внутри ее металлических конструкций.

Они начинают собираться вместе, образуя определенную конфигурацию.

В противоположных стенках конструкции образуются разноименные заряды, под действием которых создается новое поле с направлением, противоположным внешнему полю.

Это вновь образованное поле образует противодействие внешним электромагнитным полям и компенсирует их влияние. В результате, внутри клетки нет каких-либо электрических полей или шумов. Иногда клетка фарадея как накопитель энергии рассматривается чисто теоретически, поскольку электричество не задерживается в конструкции на длительный срок.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Для проверки этих физических явлений нужно взять два электроскопа и поместить один из них внутри, а другой – снаружи клетки. Соответственно, первый прибор ничего не покажет, а второй – зафиксирует наличие электрических зарядов. Данная проверка необходима, если потребуется сделать устройство своими руками.

В отличие от электрического, постоянное магнитное поле практически беспрепятственно проникает внутрь клетки. Переменное магнитное поле не может проникнуть сюда таким же образом, поскольку оно просто не успевает возникнуть из-за экранирования клеткой переменного электрического поля. Следовательно, клетка Фарадея может защитить от любых внешних воздействий – электрических и электромагнитных.

Применение клетки Фарадея

Принцип работы клетки лежит в основе конструкции многих защитных устройств. Например, высокочастотные электромагнитные волны, в зависимости от размеров ячеек, частично отражаются от клетки, а во многих случаях просто затухают в толщине металла. Данный эффект вызывает индуцирование вихревых токов, которые в дальнейшем рассеиваются и выделяются в виде тепла.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Экранирующая функция клетки зависит от толщины металла, глубины поверхностного слоя, размеров ячейки и ее соотношение с длиной внешней волны.

Различные кабели экранируются по принципу клетки Фарадея, а в их конструкции используются материалы с хорошей проводимостью.

Для повышения эффективности таких систем, размеры ячеек в них делаются значительно меньше длины волны, от которой защищает экран.

Принцип действия клетки широко используется в современных микроволновых печах. Дверцы микроволновок оборудованы металлической сеткой с мелкими ячейками, значительно меньшими, чем длина волны магнетрона.

Практически все микроволновки работают на частоте 2450 МГц, а длина волны немного превышает 12 см.

Отсюда следует, что сетка, установленная на дверце, легко экранирует внутреннее излучение и не выпускает его наружу.

Функции остальных сторон клетки в микроволновке выполняет металлическая камера, где помещается разогреваемая пища. Если внутрь выключенной печи поместить мобильный телефон, то он станет недоступен для сети, так как длина волн GSM больше волн магнетрона. Поэтому они и не могут преодолеть защитный эффект микроволнового устройства.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Для работ с высоковольтными линиями электропередачи разработаны различные виды защитных металлических костюмов, в которых также использован принцип работы клетки Фарадея. Материалом для них служат тонкие волокна из меди или нержавеющей стали.

Эти костюмы обеспечивают надежную защиту, поскольку даже отключенная линия передачи электроэнергии, имеющая большую протяженность, способна накапливать статические заряды, опасные для жизни и здоровья людей.

Металлическая ткань серебристого цвета эффективно нейтрализует вредное воздействие электромагнитных полей любых высоковольтных установок.

  Каким цветом провод заземления на вилке

Благодаря таким комплектам, вокруг человеческого тела образуется замкнутое экранированное пространство, через которое не могут проникнуть внутрь любые электрические поля.

Для всех элементов одежды использованы материалы, проводящие электричество. Они соединены между собой каналами повышенной проводимости, а на выводах установлены электропроводящие контакты.

По такой защите токи безопасно стекают и уходят в землю.

Самостоятельное изготовление устройства

Изготовить клетку Фарадея своими руками из наиболее подходящих предметов довольно просто. Иногда можно заранее рассчитать устройство под известную заранее длину волны. Это можно сделать вручную или использовать специальный онлайн-калькулятор, в который вводятся необходимые исходные данные. После выполнения расчета можно выбирать наиболее подходящую конструкцию.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Само устройство возможно сделать из уже готовой клетки. Самое главное, чтобы размеры ячеек соответствовали расчетным данным. При ее отсутствии подойдут любые предметы, имеющие герметичный корпус, а также проводящий слой снаружи и непроводящий внутри. Внутреннюю диэлектрическую часть при ее отсутствии можно сделать из картона, дерева, бумаги и других аналогичных материалов.

В другом случае при изготовлении клетки своими руками берется предмет, изготовленный из диэлектрика, который оборачивается фольгой или другими проводящими материалами. Защитный эффект во всех случаях будет один и тот же.

В 1836 году легендарным английским учёным Фарадеем было изобретена установка для экранирования пространства от воздействия внешних электромагнитных полей. Изобретение получило название «Клетка или щит Фарадея». На английском языке это пишется как «FARADAY SHIELD».

Цеховое сооружение в виде клетки Фарадея

Принцип действия

Клетка Фарадея (КФ) представляет собой защитное сооружение, ограждающие плоскости которого сделаны в виде решёток из металлических стержней высокой электропроводности с заземлением. Принцип работы установки довольно прост.

Когда электрическое поле «соприкасается» с поверхностью решётки, электроны металлических стержней начинают активное движение. Противоположные поверхности конструкции заряжаются таким образом, что вместе они противостоят проникновению внешних электрических полей.

Что касается магнитного поля, то по причине своего переменного свойства оно просто не успевает проникнуть сквозь металлическую сетку. Всё, что находится в клетке Фарадея, надёжно защищено от воздействия внешнего электрического поля и электромагнитных волн. Плоскости, ограждающие пространство из металлических сеток, называют экранами.

Самый простой пример, где используется эффект Фарадея, – это микроволновая печь. Атрибут кухонного оборудования можно встретить практически в каждом жилище.

Передняя прозрачная панель покрыта металлизированной решёткой, остальной металлический корпус печи дополняет конструкцию КФ.

Решётка экранирует, как исходящее излучение телефона, так и не пропускает внешние электромагнитные волны. В результате аппарат оказывается вне зоны действия связи.

Сферы применения эффекта КФ

Свойства экранизированного пространства с успехом используют в различных сферах человеческой деятельности. Это могут быть отдельные помещения, небольшие ёмкости и даже рабочая одежда.

РЧ-кабина

Радиочастотная кабина представляет собой экранированное помещение. Под покрытием стен, потолка и пола заложены решётки, сделанные из немагнитных металлов, имеющих высокую проводимость. Конструкции могут принимать различные объёмы и конфигурации – это РЧ-комнаты, кабинеты и боксы.

МРТ помещения

Таким образом, обустраивают кабинеты МРТ (помещения с аппаратурой для проведения магнитно-резонансной томографии). Клетка Фарадея обязательно должна иметь заземление.

Назначение ограждений помещения состоит в том, чтобы не пропускать внутрь электромагнитные помехи от внешних источников излучения. Этим добиваются высококачественных результатов магнитно-резонансной томографии без каких-либо искажений.

Экранированный кабинет МРТ

Для обеспечения полноценной работы в РЧ-кабине необходимо соблюдать следующие условия:

  • должен быть правильно определен рабочий диапазон частот;
  • материалы для экранов ограждающих конструкций, в том числе для РЧ-окон и дверей, должны отвечать техническим требованиям;
  • узлы экранов и способы их соединения между собой, а также крепление их к стенам, полу и потолку, экранирование коммуникаций различного назначения должны быть выполнены строго в соответствии с проектной документацией;
  • кабели должны быть установлены таких типов и размеров, какие указаны в проекте.

  Как регулировать фурнитуру roto

Важно! Проектирование кабины МРТ в каждом случае определяется сугубо индивидуальным подходом. Созданием и обустройством РЧ-кабин занимаются специализированные предприятия, имеющие соответствующий пакет разрешающих документов.

Лаборатории

В научно-исследовательских учреждениях и в заводских условиях востребованы помещения, изолированные от воздействия внешних электромагнитных «шумов». Для организации таких лабораторий привлекаются специализированные фирмы, которые производят расчёты и устанавливают ограждения.

Защитные костюмы

Металлизированные костюмы являются индивидуальными КФ. Рабочая одежда изготавливается из нитей нержавеющей стали, серебра и меди. При временном отключении линии электропередачи длиною несколько километров в проводах остаётся большой статический заряд. Поэтому во время инспекции и при ремонте электропередающих средств работники одевают защитные костюмы.

Инспектор на линии ЛЭП в защитном костюме

Безопасная рабочая одежда предназначена для предотвращения воздействия:

  • промышленного электрического поля;
  • тока от переменных электромагнитных полей;
  • активного электромагнитного потока во время развода контактов разъединителей;
  • тока от прикосновения к заземлённым предметам, грунту, дереву или кустарнику;
  • шагового напряжения.

В мире развлечений

Давно популярны аттракционы с демонстрацией электрических разрядов, центром которых является клетка Фарадея. Эффектно смотрятся ветвистые потоки молний вокруг человека, не причиняя ему никакого вреда.

Аттракцион возможностей клетки Фарадея

Обратите внимание! Несмотря на бытующее мнение о том, что боязнь людей электромагнитного излучения надумана, проблема проживания вблизи мощных ЛЭП довольно актуальна. Можно встретить частные постройки, полностью изолированные от влияния внешних негативных излучений. До сих пор до конца не изучена степень опасности воздействия электромагнитных волн на человека.

Надо ли делать заземление

Нуждается клетка Фарадея в заземлении? Это зависит от величины защитной конструкции. Существует мнение, что небольшие клетки не нуждаются в заземлении. Большие сооружения должны быть обязательно заземлены. Дело в том, что в них может накапливаться мощный заряд, который может «выстрелить» в человека, случайно коснувшегося решётки.

Клетка Фарадея своими руками

Изобретение в бытовых условиях часто используют для защиты домашних электронных приборов (смартфонов, планшетов и т.д.). Для изготовления своими руками КФ используют любую подходящую по объёму ёмкость, будь то коробка, кастрюля, ведро или мусорный бак.

Ёмкость обязательно должна плотно закрываться крышкой. Внутреннюю поверхность необходимо покрыть диэлектрическим материалом.

Пример изготовления КФ в домашних условиях

Для хранения различных гаджетов и небольших приборов можно использовать такой предмет, как обыкновенный фанерный ящик. Поступают следующим образом:

  1. Фанеру очищают от пыли и загрязнений;
  2. Разрезают рулон пищевой фольги на нужные отрезки;
  3. Оборачивают всю внешнюю поверхность ящика и его крышку фольгой матовой стороной внутрь;
  4. Места соединений изоляции скрепляют скотчем;
  5. На дно ящика укладывают один или несколько ковриков для компьютерной мышки;
  6. Проверяют плотность прилегания крышки к ящику по всему периметру, не допуская зазоров и разрывов фольгированной поверхности.

В случае использования металлической ёмкости нужно позаботиться об изолировании внутренней поверхности клетки картоном или листами фанеры. Так бывает, когда домовладельцы устраивают КФ в одной из своих комнат.

Клетка Фарадея, сделанная своими руками в доме

Тестирование КФ

Самый простой способ проверить работоспособность клетки заключаются в том, что внутрь помещают радиоприёмник, настроенный на мощный FM-сигнал и включённый на полную громкость. В правильно сделанной клетке воцарится полная тишина. Если всё же приёмник будет работать даже очень тихо, нужно искать причину в наличии разрывов в экранированной поверхности конструкции.

Таким же способом можно тестировать КФ с помощью мобильного телефона. Попав в клетку, мобильник сразу же окажется вне зоны действия. Чтобы в этом убедиться, достаточно набрать его номер – телефон будет молчать.

Дополнительная информация. Необходимо помнить о том, что длина волны 1 ГГц равняется 30 см. При максимальной величине ячейки сетки 3 х 3 см безопасность будет обеспечена. Поэтому в целях экономии вместо сплошного материала применяют сетки.

Клетка Фарадея – это гениальное изобретение великого английского учёного того времени остаётся по-прежнему актуальным по сей день. С появлением на рынке новых материалов возможности по созданию КФ различной конструкции значительно расширяются.

Читайте также:  Что делать если показания счетчика неправильно переданы

  Как упаковать открытку в бумагу

Видео

Хотим в квартире на стены поставить медную сетку для экранирования эл-магнитных волн. Подскажите: 1) не будет ли сетка переотражать волны в нашу же квартиру?

2) не ухудшится ли сигнал на моб. телефонах

3) как эту сетку лучше закрепить — можно ли просто наклеить под обои или обязательно в штукатурку?

Здесь легко и интересно общаться. Присоединяйся!

Не пренебрегайте давно проверенными решениями! Все ваши проблемы решит шапочка из алюминиевой фольги. Дёшево, надёжно, практично.

1) Да, будет! 2) Нет, не ухудшится. Вообще пропадет!

3) Лучше не маяться дурью.

Источник: https://moreremonta.info/strojka/kletka-faradeja-v-kvartire/

Владелец бара в Англии установил клетку Фарадея для блокирования сотовой связи в заведении

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Владелец коктейль-бара в Восточном Суссексе несколько лет наблюдал за тем, как его клиенты практически не общаются друг с другом, утыкаясь в дисплей телефона сразу по приходу в заведение. Даже дружные компании превращались в сборище одиночек после того, как из карманов и сумок доставались телефоны.

Стив Тайлер (Steve Tyler), так зовут владельца бара, решил вернуть старые добрые времена. Для этого он установил в стенах и потолке бара металлическую сеть, которая блокирует сигнал сотовой вышки, не давая ему пройти дальше. Сеть надежно блокировала сигнал сотовой сети, так что в баре пользоваться смартфоном или планшетом с 3G модулем стало бессмысленно. Ни поговорить, ни початиться нельзя. По мнению мистера Тайлера, этот шаг позволил посетителям его бара «стать частью реального мира» и вспомнить о других людях. То, что установил владелец бара, называется клетка Фарадея. Это система, изобретённая английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1836 году для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей. Обычно такая система представляет собой заземлённую клетку, выполненную из хорошо проводящего материала. Защищает она лишь от электрического поля, статическое магнитное поле внутрь клетки проникает. В области высоких частот действие такого экрана основано на отражении электромагнитных волн от поверхности экрана и затухании высокочастотной энергии в его толще вследствие тепловых потерь на вихревые токи. Клетка, которую создал Тайлер, по его собственным словам не является идеальной. Она состоит из серебряной фольги и медной проволочной сети. И хотя надежность системы не 100%, посетители все же потеряли возможность общаться по телефонам. Вместо этого, как утверждает Тайлер, они начали разговаривать друг с другом.

Такой способ блокирования сигнала сотовых и беспроводных сетей Тайлер выбрал потому, что системы подавления сотовой связи, называемые обычно «глушилками» незаконны. Запрещены они не только в Великобритании, но и США.

Не так давно Федеральная комиссия по связи (FCC) наказала жителя штата Флорида, США, который использовал мощную глушилку сотовой связи на дороге. Он прятал устройство под сиденьем своего автомобиля Toyota Highlander.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях В этом же году 63-летнего жителя Чикаго осудили и приговорили к штрафу за использование такого устройства в поезде с 2014 года. Ловить его пришлось дольше, чем Хамфриса. А проблема заключалась в том, что владелец глушилки мог глушить не только бытовые разговоры людей, но и звонки в службу спасения и полицию. Подозреваемого обнаружили, когда он заглушил связь на телефоне находящегося рядом сотрудника полиции в штатском.

Можно было бы ожидать, что люди будут жаловаться на владельца бара, где заведомо нельзя использовать телефон. Но нет, единственная жалоба поступила от человека, который заметил, что его телефон работает. И его пересадили за другой столик, где сигнал полностью блокировался.

По мнению Тайлера, установка клетки Фарадея не запрещена законом. Это пассивный, а не активный способ подавления сотового сигнала. Слова Тайлера подтверждает представитель компании Ofcom: «В отличие от глушителей, клетка Фарадея пассивна, хотя и влияет на прием сигнала».

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях «Мобильные телефоны стали частью нашей жизни, и если мы идем в бар, клуб или другое место, мы часто берем с собой сотовые. Но телефоны — асоциальный фактор», — говорит Стив Тайлер.

На столиках установлены ретро-телефоны, по которым клиенты могут сделать заказ или пообщаться с другими клиентами заведения.

Источник: https://habr.com/post/396485/

Клетка Фарадея своими руками

Гениальный учёный и изобретатель XIX века Майкл Фарадей известен активной работой с электричеством, электромагнитным полем и связанными с ними физическими явлениями. Одним из значимых открытий стала защитная конструкция, названная клеткой Фарадея. Ниже разберёмся, что это такое и какую практическую ценность представляет изобретение.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Что такое клетка Фарадея

Клетка Фарадея — это бокс со стенками из хорошо проводящего ток металла. Конструкция не требует подключения внешнего питания, но, как правило, заземляется. Физический эффект клетки проявляется под воздействием на неё внешнего фактора, в роли которого выступает электромагнитное излучение.

Первые конструкции для демонстрации экранирующего эффекта имели вид обычной клетки, что и дало название этому явлению. На самом деле проволочные или перфорированные стенки «коробки» удобны для визуального контроля предметов или приборов, находящихся внутри замкнутого пространства, но их легко можно заменить сплошными. Главное, чтобы материал был токопроводящим.

Принцип действия

Действие клетки Фарадея основано на том факте, что заряд при попадании в проводник распределяется на его поверхности, в то время как внутренняя часть остаётся нейтральной.

По сути вся клетка, состоящая из токопроводящего материала является единым проводником, «концы» которого приобретают противоположный заряд. Возникающий при этом электрический ток создаёт поле, компенсирующее внешнее воздействие.

Напряжённость электрического поля во внутренней части такой конструкции равна нулю.

Интересно, что если поле сгенерировано внутри клетки, то эффект тоже работает. Однако при таком раскладе заряд распределится по внутренней поверхности сетки или другой проводящей плоскости и наружу проникнуть не сможет.

В англоязычной терминологии КФ звучит как «Faraday shield», то есть «щит/экран Фарадея». Это понятие хорошо передаёт суть устройства, которое, как щит или защитный экран, отражает воздействующие на его содержимое лучи.

Следует помнить, что экранирующий эффект работает только на переменном магнитном поле. Постоянному или слабопеременному магнитному воздействию, например, естественному магнитному потенциалу Земли, помех он не представляет.

Чтобы определить, отразит ли камера Фарадея высокочастотное излучение, достаточно знать размер ячеек сетки (если проводящая часть выполнена в виде клетки) и длину воздействующей волны. Конструкция эффективна, если вторая величина больше первой.

Сферы применения эффекта КФ

Открытый Фарадеем эффект имеет не только научный смысл, но и достаточно широкое практическое применение.

Самый простой пример клетки Фарадея можно встретить в быту, он присутствует почти на любой кухне — это микроволновая печь.

Пять стенок её корпуса выполнены из достаточно толстых стальных пластин, а между двумя слоями стекла дверцы заключен металлический слой с перфорационными отверстиями для лучшего обзора.

РЧ-кабина

Радиочастотной кабиной называют изолированное от воздействия электрического, магнитного и радиоизлучения помещение, обычно небольшой площади. В его стены, пол и потолок вмонтированы решётки с высокой электропроводностью, образующие замкнутую, но внешне не видимую клетку.

МРТ-помещения

Такое высокоточное оборудование, как медицинский томограф для магнитно-резонансной диагностики, требует тщательной защиты от внешних электромагнитных волн. Малейшее стороннее воздействие может повлиять на результат исследования, поэтому помещение, в котором находится установка МРТ, экранируется полностью.

Изготовление клетки (решетки) Фарадея своими руками в домашних условиях

Лаборатории

В лабораторных исследованиях для получения точных результатов важно не только использовать передовое оборудование, но и надёжно оградить его от воздействия внешних факторов, таких как магнитные и электрические поля.

Следует понимать, что имеется в виду не только направленное излучение от конкретных источников, но и электромагнитные шумы, которые постоянно присутствуют в атмосфере, особенно в населённых пунктах и поблизости от них.

  Что такое короткое замыкание по-простому?

Для качественного экранирования аппаратуры с эффектом КФ требуются специализированные расчёты конструкции и профессиональная установка.

Защитные костюмы

Для людей, работающих в сферах с высокой вероятностью поражения электрическим током, разработаны специальные костюмы. Их верхний слой выполнен из металлсодержащей ткани и отделён от тела изолирующим материалом. В случае воздействия остаточной статики или электротока заряд стекает по внешней оболочке комплекта.

Защитное облачение незаменимо при работе с высоковольтными линиями. Даже обесточенные, они сохраняют опасный уровень статического заряда за счёт многокилометровой протяжённости электропроводов.

В мире развлечений

Эффект КФ, красочно оформленный на сцене, очень зрелищен.

В этом случае часто используется не простая клетка, а кажущаяся невесомой оболочка из крупноячеистой сетки или даже специально сконструированный костюм, напоминающий обычную одежду.

Ток при этом подводится максимально эффектно, например, при помощи катушек Тесла или подобных им устройств, создающих заряд от электростатического генератора.

Изготовление клетки Фарадея своими руками

В быту изготовление самодельной КФ может понадобиться, чтобы «спрятать» гаджеты от действия различных волн, которые могут вызвать нарушения в чувствительной электронной «начинке».

Примером такой конструкции может служить определённым образом отделанный фанерный ящик. Так как фанера при этом выступает изолирующим слоем, она должна быть идеально чистой и сухой. Можно собрать ящик своими руками или взять готовый — главное, чтобы он был собран без использования гвоздей либо другого металлического крепежа. Сборка производится в несколько этапов:

  1. Пищевую фольгу делят на отрезки, по размеру фанерных стенок или их заготовок.
  2. Поверхности будущего ящика с внешней стороны отделывают фольгой. При этом наружу должна быть обращена её блестящая сторона.
  3. Стенки скрепляют изнутри скотчем, а на дно ящика кладут пару ковриков для компьютерной мышки.
  4. Тщательно проверяют, что в закрытом положении крышки слой фольги образует сплошную оболочку, без малейших зазоров и разрывов.

  Что такое ЭДС индукции и когда возникает?

Второй вариант предполагает, что основой клетки Фарадея своими руками служит металлический резервуар (кастрюля, ящик, бокс и т. п.), внутри которого обустраивается изоляция из картона, той же фанеры или другого материала. Условие плотного прилегания крышки для этой конструкции не менее важно, чем для описанной выше.

Надо ли делать заземление

Не существует единого мнения по поводу необходимости заземления КФ. В обязательном порядке заземляются крупные конструкции и те, на которые может быть оказано действие особенно мощным электрическим разрядом.

Заземление, определённо, предохраняет от нештатных ситуаций, когда накопленный сильный заряд может «пробить» воздушную среду и ударить в расположенный неподалёку предмет или человека.

Тестирование самодельной клетки Фарадея

Чтобы проверить принцип работы клетки Фарадея на практике, удобнее всего использовать компактный радиоприёмник на батарейках. Его следует включить на максимальную громкость и настроить на самый мощный из доступных FM-каналов. Если клетка работает, радио в нём замолчит.

Если приёмник хоть немного, но слышно, значит, стопроцентной экранизации добиться не удалось, и следует искать прорехи в токопроводящем слое.

Подходит для тестирования самособранной камеры и мобильный телефон. Оказавшись внутри, он перестанет принимать сигналы базовых станций, то есть при звонке на него услышите соответствующее сообщение автоматического информатора сотового оператора.

Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/kletka-faradeya-svoimi-rukami

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector