Как сделать клетку фарадея своими руками

Клетка Фарадея своими руками

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.

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.

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.

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

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

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.

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

Как построить клетку Фарадея: самодельный проект DIY

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.

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. 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.

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.

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.

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?

Источник