Ein Käfig von Faraday oder Schild von Faraday sind eine gebildete Einschließung durch das Leiten des Materials oder durch ein Ineinandergreifen solchen Materials. Solch eine Einschließung entwirft elektrische nichtstatische und statische Außenfelder. Käfige von Faraday werden nach dem englischen Wissenschaftler Michael Faraday genannt, der sie 1836 erfunden hat.

Eine Operation eines Faraday Käfigs hängt von der Tatsache ab, dass ein elektrisches statisches Außenfeld die elektrischen Anklagen innerhalb des Leiten-Materials des Käfigs veranlassen wird, sich neu zu verteilen, um die Effekten des Feldes im Interieur des Käfigs zu annullieren. Dieses Phänomen wird zum Beispiel verwendet, um elektronische Ausrüstung vor Blitzschlägen und elektrostatischen Entladungen zu schützen.

Käfige von Faraday können statische und langsam unterschiedliche magnetische Felder nicht blockieren, wie das magnetische Feld der Erde (wird ein Kompass noch innen arbeiten). In großem Maße, obwohl sie das Interieur vor der elektromagnetischen Außenradiation beschirmen, wenn der Leiter dick genug ist und irgendwelche Löcher bedeutsam kleiner sind als die Wellenlänge der Radiation. Zum Beispiel kann bestimmter Computer forensische Testverfahren von elektronischen Systemen, die eine Umgebung frei von der elektromagnetischen Einmischung verlangen, innerhalb eines Schirm-Zimmers ausgeführt werden. Diese Zimmer sind Räume, die durch eine oder mehr Schichten eines feinen Metallineinandergreifens oder perforierten Metallblechs völlig eingeschlossen werden. Die Metallschichten werden niedergelegt, um irgendwelche elektrischen Ströme zu zerstreuen, die von äußerlichen oder inneren elektromagnetischen Feldern erzeugt sind, und so sie einen großen Betrag der elektromagnetischen Einmischung blockieren. Siehe auch elektromagnetische Abschirmung.

Der Empfang oder die Übertragung von Funkwellen, eine Form der elektromagnetischen Radiation, zu oder von einer Antenne innerhalb eines Käfigs von Faraday werden schwer verdünnt oder durch einen Käfig von Faraday blockiert.

Geschichte

1836 hat Michael Faraday bemerkt, dass die Anklage auf einem beladenen Leiter nur auf seinem Äußeren gewohnt hat und keinen Einfluss auf irgendetwas Eingeschlossenes innerhalb seiner hatte. Um diese Tatsache zu demonstrieren, hat er ein Zimmer gebaut, das mit Metallfolie angestrichen ist, und hat Hochspannungsentladungen von einem elektrostatischen Generator erlaubt, die Außenseite des Zimmers zu schlagen. Er hat ein Elektroskop verwendet, um zu zeigen, dass es keine elektrische Anklage-Gegenwart innerhalb der Wände des Zimmers gab.

Obwohl diese Käfig-Wirkung Michael Faraday zugeschrieben worden ist, war es Benjamin Franklin 1755, der die Wirkung beobachtet hat, indem er einen unbeladenen Korkball gesenkt hat, der auf einem Seidenfaden durch eine Öffnung in einem elektrisch beladenen Blechkanister aufgehoben ist. In seinen Wörtern, "wurde der Kork vom Inneren der Dose nicht angezogen, wie es zur Außenseite gewesen wäre, und obwohl es den Boden, noch wenn herausgezogen, berührt hat, wie man fand, wurde es (beladen) durch diese Berührung nicht elektrisiert, wie es durch das Berühren der Außenseite gewesen wäre. Die Tatsache ist einzigartig." Franklin hatte das Verhalten dessen entdeckt, was wir jetzt als ein Käfig von Faraday oder Schild kennzeichnen (gestützt auf einem der berühmten Eiseimer-Experimente von Faraday, die den Kork von Franklin kopiert haben und kann).

Operation

Ein Faraday Käfig wird am besten als eine Annäherung an einen idealen hohlen Leiter verstanden. Äußerlich oder erzeugen innerlich angewandte elektromagnetische Felder Kräfte auf den Anklage-Transportunternehmen (gewöhnlich Elektronen) innerhalb des Leiters, elektrische Ströme erzeugend, der die Anklagen umordnet. Sobald die Anklagen umgeordnet haben, um das angewandte Feld innen, den Strom-Halt zu annullieren.

Wenn eine Anklage innerhalb eines unbegründeten Käfigs von Faraday gelegt wird, wird das innere Gesicht des Käfigs (auf dieselbe Weise beauftragt, die für eine Außenanklage beschrieben ist), die Existenz eines Feldes innerhalb des Körpers des Käfigs zu verhindern. Jedoch würde diese Aufladung des inneren Gesichtes die Anklagen im Körper des Käfigs neu verteilen. Das klagt das Außengesicht des Käfigs mit einer Anklage an, die im Zeichen und Umfang zu innerhalb des Käfigs gelegtem demjenigen gleich ist. Da die innere Anklage und das innere Gesicht einander annullieren, wird die Ausbreitung von Anklagen auf dem Außengesicht durch die Position der inneren Anklage innerhalb des Käfigs nicht betroffen. So für alle Absichten und Zwecke wird der Käfig denselben Gleichstrom elektrisches Feld erzeugen, das es erzeugen würde, wenn es einfach durch die Anklage gelegt innen betroffen würde. Dasselbe ist für elektromagnetische Wellen nicht wahr.

Wenn der Käfig niedergelegt wird, werden die zusätzlichen Gebühren zum Boden statt des Außengesichtes gehen, so werden das innere Gesicht und die innere Anklage einander annullieren und der Rest des Käfigs eine neutrale Anklage behalten wird.

Die Wirksamkeit der Abschirmung eines statischen elektrischen Feldes hängt von der Geometrie des leitenden Materials ab. Im Fall von einem nichtlinearen unterschiedlichen elektrischen Feld, und folglich einem Begleiten, das magnetisches Feld ändert, je schneller die Schwankungen sind (d. h., desto höher die Frequenzen), je besser das Material Durchdringen widersteht, aber andererseits, desto besser es ein Ineinandergreifen der gegebenen Größe durchführt. In diesem Fall hängt die Abschirmung auch vom elektrischen Leitvermögen der leitenden Materialien ab, die in den Käfigen, sowie ihrer Dicke verwendet sind.

Beispiele

• In modernem cleanroom wird das Verpacken von Außenschichten von statischem-dissipative Polyester und Polyäthylen um eine innere Schicht von Aluminium gewickelt, um Käfige von Faraday zu schaffen, um statische empfindliche Bestandteile wie PC-Ausschüsse zu schützen, die lange Entfernungen zwischen Fertigung und Zusammenbau reisen.
• Ein Mikrowellengerät ist ein Beispiel das Innere nach außen Käfig von Faraday, die RF Energie innerhalb des Käfigs behaltend, anstatt es abzuhalten.
• Das Schild eines geschirmten Kabels, wie das koaxiale für das Kabelfernsehen verwendete Kabel, schützt die inneren Leiter vor dem elektrischen Außengeräusch und hindert die RF-Signale auszuströmen.
• Eine Boosterrakete-Tasche (hat sich Tragtasche mit Alufolie aufgestellt), Taten als ein Käfig von Faraday. Es wird häufig von Ladendieben verwendet, um RFID-markierte Sachen zu stehlen.
• Plastikbeutel werden mit elektronischen Gebühr-Sammlungsgeräten eingeschlossen, die mit Metall gesättigt werden, um Fahrern zu erlauben, sie in die Tasche zu legen, so dass eine Gebühr-Anklage nicht eingeschrieben wird oder ein Gerät keine Anklage einschreiben wird, während es zu einem Haus eines Kunden nach der Einrichtung in einem Lieferwagen verladen wird.
• Einige linemen tragen Klagen von Faraday, die ihnen erlauben, an lebenden Hochspannungsstarkstromleitungen sicher der Tötung durch Stromschlag zu arbeiten. Die Klage hält elektrischen Strom davon ab, durch den Körper zu fließen, und hat keine theoretische Stromspannungsgrenze. Linemen haben sogar die höchste Stromspannung (Kasachstans Ekibastuz-Kokshetau Linie 1150 kV) Linien sicher erfolgreich gearbeitet.
• Das Ansehen-Zimmer einer Maschine von Magnetic Resonance Imaging (MRI) wird als ein Käfig von Faraday entworfen. Das verhindert äußerlichen RF (Radiofrequenz) Signale davon, bis Daten hinzugefügt zu werden, die vom Patienten gesammelt sind, der das resultierende Image betreffen würde. Röntgenologen werden trainiert sich zu identifizieren die charakteristischen auf Images geschaffenen Kunsterzeugnisse sollten der Käfig von Faraday beschädigt werden.
• Käfige von Faraday werden in der analytischen Chemie alltäglich verwendet, um Geräusch zu reduzieren, während man empfindliche Maße macht. Ein selbst gemachter Käfig von Faraday, der für die gleichzeitige Mikroskopie und Elektrochemie verwendet ist, wird nach rechts gezeigt.

Siehe auch

• Frieder Kempe
• Schalltoter Raum
• Leitendes Gewebe
• Elektromagnetisches Feld
• Elektromagnetische Einmischung

Außenverbindungen

• Faraday Käfig Schützt vor 100,000 V:: Physikshow Uni Bonn
• Zeichen von der Physik lesen über Käfige von Faraday von der Michiganer Staatlichen Universität
• Machen Sie eine Faraday Käfig-Brieftasche
• Michael Faraday: Die Erfindung des Käfig-Hintergrunds von Faraday und verwandten Experimentes
• Richard Hammond des Spitzenzahnrades wird vor 600,000 V durch ein Auto (ein Faraday Käfig) geschützt.
• Richard Hammond des Spitzenzahnrades als ein menschlicher Blitzableiter - geschützt durch eine Voltrex-Klage