Klatka Faradaya - co to jest i jak działa?
Co to jest klatka Faradaya? Do czego służy? Kto z niej korzysta i po co? Jakie zjawiska fizyczne odpowiadają za jej działanie? Jakie są najciekawsze przykłady klatek Faradaya? Odpowiadamy.
Klatka Faradaya to obudowa z przewodzącego materiału, która chroni przedmioty lub osoby znajdujące się wewnątrz niej przed wpływem zewnętrznego pola elektrycznego lub elektromagnetycznego. Działa na zasadzie przeciwdziałania i anulowania pola elektromagnetycznego wewnątrz klatki przez ładunki elektryczne na jej powierzchni.
Kiedy klatka Faradaya jest wystawiona na pole elektryczne, ujemnie naładowane elektrony na jej powierzchni poruszają się w odpowiedzi. To powoduje, że jedna strona klatki ma ładunek ujemny, a druga dodatni, indukując pole elektryczne przez klatkę, które przeciwdziała i anuluje pole nakładane na powierzchnię.
Klatka Faradaya blokuje promieniowanie elektromagnetyczne, jeśli przewodnik jest wystarczająco gruby i jeśli żadne otwory nie są znacząco większe niż długość fali promieniowania. Samo promieniowanie elektromagnetyczne jest wszędzie wokół nas. Jest w widzialnym i ultrafioletowym świetle, w mikrofalach, które gotują nasze jedzenie i nawet w falach radiowych FM i AM. Ale czasami to promieniowanie jest niepożądane i bardzo zakłócające. Wtedy taka klatka staje się bardzo pomocna.
Skąd się wzięła klatka Faradaya? Przykłady zastosowań.
Klatka Faradaya została wymyślona i skonstruowana w 1836 r. przez brytyjskiego fizyka i chemika Michaela Faradaya, który badał zjawiska elektrostatyki i indukcji elektromagnetycznej. Klatka Faradaya znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia, głównie w celach ochronnych. Na przykład:
- Kuchenka mikrofalowa jest rodzajem klatki Faradaya, która zapobiega wydostawaniu się fal mikrofalowych poza obudowę, co chroni przed szkodliwym promieniowaniem.
- Samolot jest swego rodzaju klatką Faradaya, która chroni pasażerów i załogę przed uderzeniem pioruna, ponieważ prąd płynie po powierzchni kadłuba i nie wnika do środka.
- Portfel z metalową siatką jest rodzajem klatki Faradaya, która chroni karty płatnicze przed nieautoryzowanym odczytem danych przez czytniki RFID.
- Pomieszczenie z rezonansem magnetycznym jest wyposażone w klatkę Faradaya, która zapobiega zakłóceniom sygnału przez zewnętrzne źródła promieniowania elektromagnetycznego.
Niektóre samochody wyposażone są w system Keyless Entry, który pozwala na otwieranie i zamykanie drzwi oraz uruchamianie silnika bez użycia kluczyka. System ten działa na podstawie sygnału radiowego wysyłanego przez kluczyk do samochodu. Jednak ten sygnał może być podsłuchany lub wzmacniany przez złodziei, którzy mogą się włamać do samochodu lub go ukraść. Aby temu zapobiec, można użyć klatki Faradaya w postaci etui na kluczyk, które blokuje sygnał i uniemożliwia jego przechwycenie1.
Klatka Faradaya może też być używana do celowego odcięcia się od sygnałów mobilnych, które mogą być niepożądane lub szkodliwe. Na przykład, można umieścić telefon komórkowy w klatce Faradaya, aby zapobiec śledzeniu lokalizacji, podsłuchiwaniu rozmów lub otrzymywaniu niechcianych połączeń.
