패러데이 케이지 - 그것은 무엇이며 어떻게 작동하는지, 예제 및 응용 프로그램

패러데이 케이지가 무엇인지, 그 역사, 작동 방식 및 제작 방법을 설명합니다. 또한 일상생활의 예도 있습니다.

많은 지붕은 패러데이 새장처럼 기능하여 내부를 전기로부터 분리합니다.

패러데이 케이지 란 무엇입니까?

패러데이 케이지 는 외부에서 들어오는 전기장 의 영향에 대한 보호막 역할을 하는 전기 전도성 재료(예: 금속 시트 또는 메쉬) 로 덮인 컨테이너입니다 .

우리가 일상생활에서 사용하는 많은 품목(예: 케이블, 전자레인지, 자동차, 비행기)에는 패러데이 케이지 원리가 적용됩니다. 모양과 크기는 물론 덮는 재료도 다양할 수 있습니다.

참조: 패러데이의 법칙

패러데이 케이지의 역사

1836년에 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 절연 케이지를 만드는 데 필요한 실험을 수행했습니다.

패러데이 새장  이라는 이름  은 전도성 물질이 전기 방전의 영향을 외부에서만 나타내는 것을 관찰한 영국의 물리학자 마이클 패러데이(1791-1867)의 이름을 따서 명명되었습니다 . 이는 도체의 전하가 내부 전기장을 상쇄하는 방식으로 분배되었음을 나타내는 것으로 보입니다  .

이를 증명하기 위해 1836년 패러데이는 방의 벽을 알루미늄 시트로 덮었습니다. 그는 정전기 발생기를 사용하여 해당 방 외부에 고전압 충격을 가했습니다. 그리고 그는 검전기( 신체 내 전하 의 존재를 감지할 수 있는 장치 )를 사용하여 방 내부의 전기장이 0이라는 것을 확인할 수 있었습니다.

이 실험과 다른 많은 실험 덕분에 패러데이는 오늘날 우리가 알고 있는 전기 의 실용적 사용을 가능하게 한 과학자들 사이에서 중요한 위치를 차지했습니다.

패러데이 케이지는 어떻게 작동하나요?

알루미늄이나 금속망으로 덮인 용기에 전기장을 가하면 해당 용기는  분극되는 전기 전도체 역할을 합니다 .

분극되면 도체는 외부 전자기장이 이동하는 방향으로 양전하를 띠고 동시에 반대 방향으로 음전하를 띠게 되어  크기는 같지만 전자기장과 반대인 전기장을 생성합니다. 적용되었습니다 .

상기 컨테이너 또는 패러데이 케이지 내부의 두 필드의 합은 0이 됩니다. 즉, 전도성 물질은 외부 전기장이 있을 때 항상 내부 전기장이 0이 되도록 표면에 전하를 배열합니다.

패러데이 새장을 만드는 방법?

휴대폰을 알루미늄으로 완전히 감싸면 신호가 차단됩니다.

패러데이 케이지를 만드는 것은 간단합니다. 전도성 물질 내에 특정 공간을 둘러싸는 것뿐입니다 . 필요한 재료는 금속 메쉬, 알루미늄 호일, 상자 또는 강철 쓰레기통 등 접근이 용이합니다.

계속하기 전에 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 금속 메쉬나 그릴(닭장에 사용되는 것과 같은)을 사용하려는 경우 해당 도체의 구멍은 차단하려는 신호의 길이 보다 작아야 합니다.

• 내부 공간은 균열 없이 완전히 격리되어야 합니다.

• 사용되는 도체의 두께는 차단하려는 주파수에 따라 달라집니다.

패러데이 새장을 만드는 방법은 여러 가지가 있지만 이 간단한 실험을 통해 특징적인 차폐 효과를 확인할 수 있습니다.

• 금속 메쉬 와 알루미늄 플랫폼 으로 원통을 만듭니다 .

• 켜져 있고 튜닝된 라디오를 플랫폼에 놓은 다음 금속 메쉬 실린더를 플랫폼에 장착합니다. 무선 전송이 어떻게 중지되는지 즉시 알 수 있습니다. 무선이 수신해야 하는 전자기파는 메시 배치로 인해 차단됩니다.

• 두 개의 휴대폰을 가지고 문제 없이 전화를 걸고 받을 수 있는지 확인하십시오. 그런 다음 전화기 중 하나를 알루미늄 호일 안에 감습니다 . 이 전화로 전화를 걸면 신호가 차단되었음을 알 수 있습니다.

패러데이 케이지의 예

패러데이 케이지의 작동 원리는 일상 생활의 여러 예에서 볼 수 있습니다.

• 엘리베이터 안이나 금속 그릴로 만든 건물 내부에서 휴대전화가 작동하지 않는다는 사실을 알게 되면 패러데이 케이지 원리가 발현되는 것입니다.

• 우리의 전자레인지에는 패러데이 케이지가 장착되어 있어 파동이 외부로 빠져나와 우리의 건강 에 해로운 영향을 미치는 것을 방지합니다 .

• 고압선을 수리하는 전기 기술자의 특수복 입니다 .

• 뇌우가 치는 동안 자동차를 운전할 때는 차체가 번개에 대항하는 패러데이 케이지 역할을 하므로 차량 내부에 머무르는 것이 좋습니다.

• 자기공명영상을 촬영하는 MRI 검사실 벽에도 금속 시트나 메쉬 등을 배치해 파동이 빠져나가는 것을 막고 작업자의 건강을 보호한다.

• 사이버 공격으로 인해 잠재적인 해커가 보내는 전자파를 억제하는 제품 이 많이 출시되었습니다 . 다양한 회사에서 무선 연결 분야에서 장치를 보이지 않게 만드는 액세서리(패러데이 케이지 원리에 따라 제조된 자동차 열쇠 커버, 배낭, 봉투, 지갑 또는 서류 가방)를 제공합니다.

계속하기: 금속