Клетка фарадея своими руками

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:

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

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.

Что такое электромагнитное излучение и как оно влияет на человека

Как найти ноль и фазу индикаторной отверткой, мультиметром и без приборов?

Какой антенный кабель лучше использовать для телевизора — все критерии

Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Классификация и назначение основных и дополнительных средств защиты от поражения электрическим током

Что такое инфракрасный плёночный теплый пол?

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.

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.

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.

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.

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

До сих пор до конца не изучена степень опасности воздействия электромагнитных волн на человека.

Видеоинструкция ШТ 1. Защищаем комнату от элетромагнитного излучения

Примеры

SLC-40 с SpaceX Сокол 9 стартовая инфраструктура. Четыре башни вокруг ракеты молниеотводы, действуя как гигант Клетка Фарадея

Клетки Фарадея обычно используются в аналитическая химия для уменьшения шума при проведении чувствительных измерений.
Клетки Фарадея, а точнее сумки Фарадея с двойным парным швом, часто используются в цифровой криминалистике для предотвращения удаленного удаления и изменения цифровых улик.
США и НАТО Буря стандарты и аналогичные стандарты в других странах включают клетки Фарадея как часть более широких усилий по обеспечению безопасность выбросов для компьютеров.
Пассажирские салоны автомобилей и самолетов представляют собой клетки Фарадея, защищающие пассажиров от электрических разрядов, таких как молнии.
В электронных компонентах автомобилей и самолетов используются клетки Фарадея для защиты сигналов от помех. Чувствительные компоненты могут включать беспроводные дверные замки, системы навигации / GPS и системы предупреждения о выезде с полосы движения. Клетки и экраны Фарадея также имеют решающее значение для информационно-развлекательных систем транспортных средств (например, радио, Wi-Fi и дисплеи GPS), которые могут быть спроектированы с возможностью работы в качестве критических цепей в чрезвычайных ситуациях.
А сумка-бустер (сумка для покупок с алюминиевая фольга) действует как клетка Фарадея. Его часто используют воры для кражи RFID-отмеченные предметы.
Подобные контейнеры используются для сопротивления RFID скимминг.
Лифтов и другие помещения с металлическими проводящими рамами и стенами имитируют эффект клетки Фарадея, что приводит к потере сигнала и «мертвым зонам» для пользователей сотовые телефоны, радио, и другие электронные устройства, которым требуются внешние электромагнитные сигналы. Во время обучения пожарных и других служб быстрого реагирования предупреждают, что их двусторонние радиостанции, вероятно, не будут работать внутри лифтов, и следует учитывать это. Небольшие физические клетки Фарадея используются инженерами-электронщиками во время тестирования оборудования для моделирования такой среды, чтобы убедиться, что устройство корректно справляется с этими условиями.[нужна цитата]
Правильно спроектированная токопроводящая одежда также может служить защитной клеткой Фарадея. Некоторые электрические лайнеры носить костюмы Фарадея, которые позволяют им работать на находящихся под напряжением высоковольтных линиях электропередач без риска поражения электрическим током. Костюм предотвращает прохождение электрического тока через тело и не имеет теоретических ограничений по напряжению. Линейщики успешно отработали даже самое высокое напряжение (Линия Экибастуз — Кокшетау, Казахстан 1150 кВ) линии безопасно.[нужна цитата]
Остин Ричардс, физик из Калифорнии, создал в 1997 году металлический костюм Фарадея, который защищает его от разрядов катушки Тесла. В 1998 году он назвал персонажа в костюме Doctor MegaVolt и выступал по всему миру и на Горящий человек девять разных лет.
Комната сканирования магнитно-резонансная томография (МРТ) аппарат выполнен в виде клетки Фарадея. Это предотвращает добавление внешних радиочастотных сигналов к данным, полученным от пациента, которые могут повлиять на полученное изображение. Рентгенологи обучены определять характерные артефакты, возникающие на изображениях, в случае повреждения клетки Фарадея во время гроза.
А микроволновая печь использует клетку Фарадея, которая частично закрывает прозрачное окно, чтобы сдерживать электромагнитную энергию внутри печи и защищать внешнюю часть от излучения.
Пластиковые пакеты, пропитанные металлом, используются для упаковки электронный сбор платы за проезд устройств, когда плата за проезд не взимается с этих устройств, например, во время транспортировки или когда пользователь платит наличными.[нужна цитата]
Щит экранированный кабель, такие как USB кабели или коаксиальный кабель используется для кабельного телевидения, защищает внутренние проводники от внешних электрических помех и предотвращает утечку радиочастотных сигналов.
У тюрем есть причины блокировать как входящие, так и исходящие звонки заключенных.

Инженеры превратили бетон в клетку Фарадея

ABC Group

Инженеры из Университета Небраски-Линкольна разработали новый тип бетона, способный служить электромагнитным экраном по типу клетки Фарадея. Согласно сообщению университета, разработчики предлагают делать из нового бетона здания, внутри которых работают сложные и стратегически важные вычислительные системы, включая системы управления атомными электростанциями.

Сегодня несколько стран в мире занимаются разработкой мощного электромагнитного оружия, способного «выжигать» электронные системы противника. В частности, в 2012 году в США состоялись испытания импульсного электромагнитного оружия CHAMP, установленного на крылатую ракету. На испытаниях установка смогла обесточить целое здание и вывести из строя несколько десятков компьютеров в нем.

Защиту от воздействия электромагнитного излучения сегодня имеют только пункты управления стратегическим вооружением, станции контроля баллистических ракет, некоторые центры управления атомными электростанциями, а также стратегические бомбардировщики. В зданиях защита организуется как правило специальным армирующим слоем в бетоне, а также прокладкой металлической заземленной сетки.

Все современные методы основаны на принципе клетки Фарадея. Клетка Фарадея является замкнутой токопроводящей конструкцией. Если ее поместить в переменное электромагнитное поле, на противоположных сторонах клетки образуются заряды, собственное поле которых компенсирует внешнее. В результате внутрь клетки электромагнитное излучение не проникает.

Новый тип бетона, по мнению разработчиков, позволит относительно дешево строить защищенные от электромагнитного излучения здания. Кроме того, этот бетон можно наносить на уже имеющиеся здания, в результате чего они также становятся защищенными. По оценке инженеров, благодаря новому бетону защиту старых зданий можно будет организовать быстрее и дешевле существующих методов.

Состав нового бетона исследователи не раскрывают, ссылаясь на коммерческую тайну. Известно только, что он изготавливается из обычного бетона с добавлением магнетита, металлических опилок и углеродных частиц. Благодаря этим добавкам бетон способен проводить электрический ток. Испытания здания из этого бетона уже состоялись, и, по заявлению разработчиков, оно превзошло военные стандарты защищенности.

Новая разработка инженеров из Университета Небраски-Линкольна основана на другом их изобретении — проводящем электричество бетоне, который они представили в январе текущего года. Этот материал исследователи предложили использовать для строительства дорог и мостов, поскольку при пропускании через него электрического тока, бетон может нагреваться и растапливать лед и снег.

Проводящий электричество бетон на 20 процентов состоит из металлических опилок и углеродных частиц. Разработчики уже заключили коммерческое соглашение с американской строительной компанией ABC Group, которая получила право на возведение конструкций из токопроводящего и защищающего от электромагнитного излучения бетона.

Василий Сычёв

Создание клеток

Как же сделать клетку своими руками в домашних условиях. Для начала возведения постройки желательно создать небольшой макет изделия или найти чертеж, подходящий для вас, предусмотреть все различные факторы влияния на них и ваших животных.

Ниже будет предоставлено краткое описание создания конструкции, размерами 14 см в ширину, 19 см в высоту и 6 см в глубину:

Изготовление деталей с нужными размерами.
Из уже подготовленных материалов собирается 6 одинаковых каркасных рам 1340х600 мм.
Процесс создания прост. Первую выполняем с предельной точностью, а последующие конструировать по шаблону. Крепление меньших брусков к большим при помощи саморезов. Получаем шесть аккуратных рам.
Следующий шаг – закрепление рамочек на досках 100х30х2250мм, которые уложены на расстояние ширины каркаса. 1й ярус поднят от земли на 4 см.
Скрепление идентичных досок только сверху, обязательно параллельно нижним.
Осуществляется подготовка небольших брусков 25х30х540мм.
Брусочки обрешетки крепятся внутри рамы на всех ярусах.
Сенник можно создать по-разному, для своего удобства.

Бывают случаи, когда в клетку требуется поставить маточник для «родов» и проживания новорожденных крольчат. Его создание не предполагает ничего сложного.

Если по-простому – это небольшая коробка нужных размеров, имеющая крепкую конструкцию. В нем стоит учесть то, что туда будет складываться сено для поддержания теплоты.

Если вы отлично поняли принципы создания клеток, все условия и нюансы, то в свои личные чертежи можете вносить что-то новое, более удобное и функциональное для вас.

Если же вы не до конца разобрались в процессе постройки, то можно посмотреть видео по изготовлению клеток своими руками.

История

В 1836 году Майкл Фарадей заметил, что избыточный заряд заряженного проводника находится только на его внешней стороне и не влияет ни на что внутри него. Чтобы продемонстрировать этот факт, он построил комнату, покрытую металлической фольгой, и позволил разрядам высокого напряжения от электростатического генератора попасть за пределы комнаты. Он использовал электроскоп чтобы показать, что на внутренней стороне стен комнаты не было электрического заряда.

Хотя этот эффект клетки приписывают Знаменитые эксперименты Майкла Фарадея с ведром со льдом исполненный в 1843 г., был Бенджамин Франклин в 1755 году, который наблюдал эффект, опуская незаряженный пробковый шар, подвешенный на шелковой нити, через отверстие в электрически заряженной металлической банке. По его словам, «пробка не притягивалась к внутренней части банки, как это было бы с внешней стороны, и, хотя она касалась дна, но когда вытянута, она не была наэлектризована (заряжена) от этого прикосновения, как это было бы, прикоснувшись к внешней стороне. Факт необычный ». Франклин обнаружил поведение того, что мы теперь называем клеткой или щитом Фарадея (на основе более поздних экспериментов Фарадея, которые копировали пробку и банку Франклина).

Кроме того, в 1754 г. Аббат Нолле опубликовал ранний отчет об эффекте, приписываемом эффекту клетки в своем Leçons de Physique Expérimentale.

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.

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 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.

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.

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.

Майкл фарадей. клетка фарадея. принцип действия и применение

Ключевые слова: ФАРАДЕЙ; КЛЕТКА; ЗАРЯД; ЭЛЕКТРОМЕТР; ОПЫТ; ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ; ПЕРЕДАЧА; СИСТЕМА; ЧАСТОТА; FARADAY; CELL; CHARGE; ELECTROMETER; EXPERIMENT; ELECTRIC POWER; TRANSMISSION; SYSTEM; FREQUENCY.

Аннотация: В данной работе раскрывается актуальная тема «Майкл Фарадей. Клетка Фарадея. Принцип действия и применение». Рассматриваются некоторые стороны жизни ученого, его биография. Изучается принцип действия и область применения «Клетки Фарадея».

Майкл Фарадей (1791-1867) – английский физик-экспериментатор и химик, иностранный почётный член Петербургской академии наук. Скромные доходы семьи не дали Майклу окончить даже среднюю школу. С 13 лет начинает работать разносчиком газет, его отдают в переплетную мастерскую, которая находилась при книжной лавке.

Майкл с интересом читал книги, особенно впечатляли его труды по химии и статьи тогда новой отрасли – электричество

Один из посетителей лавки обращает на молодого переплетчика внимание и дарит ему билет на лекции английского химика Г.Деви. Позже юноша заявляет, что хотел бы у него работать, но Г.Деви отказывал ему

Через несколько дней проводя химический опыт, ученый повредил глаз, и ему срочно понадобился ассистент

Так Фарадей становится ассистентом в знаменитом королевском институте. Он опубликовал более 40 статей

Через несколько дней проводя химический опыт, ученый повредил глаз, и ему срочно понадобился ассистент. Так Фарадей становится ассистентом в знаменитом королевском институте. Он опубликовал более 40 статей.

После того, как датский физик Ханс Кристиан Эрстед в 1820 году открыл магнитное поле электрического тока Фарадей заинтересовался связью электрическими и магнитными полями. Спустя год он делает первое свое открытие, заставив магнит вращаться вокруг проводника с током.

Размышляя о взаимодействии различных видов энергии, Майкл Фарадей поставил перед собой цель — превратить магнетизм в электричество. С этой целью он справился. В августе 1831 года ученый обнаружил явление электромагнитной индукции и создал первый в мире электрогенератор.

Клетка Фарадея

В 1848 году он открыл так называемый «Эффект Фарадея» это было первое указание на существование связи между оптикой и электромагнетизмом. Он писал, что намагнитил свет и осветил магнитную силовую линию.

12 марта 1862 года описал последний лабораторный опыт под номером 16041.

Клетка или «Щит Фарадея» — представляет собой замкнутое пространство, которое предотвращает прохождение электромагнитного поля.

Чаще всего это заземленная клетка, изготовленная из таких материалов, которые хорошо проводят ток. Названа она именем Майкла Фарадея, который изобрел ее в 1836 году.

Ученый выясняет, что на заряженном проводнике избыточный заряд локализуется только на его внешней стороне и предметы находящиеся изнутри никакому воздействию не подвергаются.

Чтобы представить полную картину об этом факте Фарадей оборудует комнату, которую покрывает пленкой из металла и с помощью электростатического генератора подает высоковольтный заряд на наружную сторону комнаты.

С помощью электроскопа доказывает, что на внутренней части стены комнаты нет зарядов электричества. Во внутренней части комнаты электроскоп показывал, что заряд отсутствует, в то время, когда электроскоп, который присоединен к внешней части показывал обратное.

Для полноты исследования, внутрь клетки помещались небольшие животные. Электростатический генератор подавал высоковольтные электрические разряды на клетку, но для животных не было никакого вреда, так как заряд стекал по поверхности клетки.

Клетка Фарадея применяется не только в медицине, но и там где требуется безопасная работа человека и оборудования. Клетка Фарадея находит применение: в радиочастотных боксах, в кабинетах рентгена и магнитно-резонансной томографии, даже в микроволновках. Комната, где находится магнитно-резонансный томограф, излучающий магнитные поля, требует особой защиты поскольку:

1. Защищает пациентов и персонал клиники.2. Предотвращает влияние электромагнитных помех на показания приборов.

3. Устраняет воздействие магнитного излучения на объекты, которые находятся в кабинете.

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.

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.

Клетка Фарадея и измерение заряда

Фарад

Фарамд (обозначение: Ф, F) — единица измерения электрической ёмкости в системе СИ (ранее называлась фарамда).

1 фарад равен электрической ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между обкладками конденсатора напряжение 1 вольт.

Ф = Кл/В = A·c/B

Единица названа в честь английского физика Майкла Фарадея

Фарад — очень большая ёмкость. Емкостью 1Ф обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца. Для сравнения, ёмкость Земли (шара размером с Землю, как уединенного проводника) составляет всего около 700 микрофарад.

Промышленно выпускаемые конденсаторы обычно имеют номиналы измеряемые в микро- и пикофарадах.

Впрочем, ёмкость т. н. ионисторов (конденсаторов с двойным электрическим слоем) может достигать нескольких килофарад.

КЛЕТКА ФАРАДЕЯ И ДИЭЛЕКТРИКИ

Если бы мы могли перенестись в Королевский институт в конце 1835 года, мы бы увидели Фарадея, погруженного в конструирование необычного гигантского приспособления. Оно было настолько огромным, что его пришлось переместить в лекционный зал института: размеры лаборатории в подвале не могли вместить огромный деревянный каркас, покрытый алюминиевыми листами. Несведущий наблюдатель, вероятно, решил бы, что Фарадей конструирует какой-нибудь вид оружия, что-то вроде боевого танка. Может быть, это было похожим на клетку для фантастического существа, заземленную и подсоединенную к электростатическому генератору. Но внутри нее был только сам Фарадей, он сидел там в ожидании, пока его ассистент, сержант Чарльз Андерсон, подаст заряд на клетку, и от нее полетят искры.

Эксперимент несколько напоминал книгу о докторе Франкенштейне, когда его изуродованный помощник подключал электрический аппарат, чтобы вернуть тело к жизни. Однако Фарадей не ожидал получить от электричества никакой живительной силы. Он надеялся на обратное — не произойдет вообще ничего — и достиг этого: даже самые точные измерительные аппараты не смогли обнаружить никаких электрических эффектов внутри клетки, как будто она ограждала сидящего внутри от искрящего повсюду электричества.

Эта система экранирования получила название клетки Фарадея и в последующем начала использоваться для защиты чувствительных инструментов от радио- или электромагнитных явлений. Например, обычный лифт, если он представляет собой закрытый металлический ящик, может иметь свойства клетки Фарадея, поэтому часто в лифте не работает мобильная связь. В микроволновках также используется принцип клетки Фарадея для того, чтобы волны не проникали наружу. Самолеты также функционируют по этому принципу: если молния попадет в самолет, пассажиры останутся невредимы.

В эксперименте, несмотря на то что электростатический генератор подавал ток высокого напряжения, никто и ничто в клетке не подвергалось действию электричества. Для проверки того, что внутри клетки не было электрических зарядов, Фарадей использовал электроскоп — инструмент, позволяющий обнаруживать и измерять заряд отдельного тела. Электроскоп показал, что на внутренних стенках клетки заряд не обнаруживается.

Клетка Фарадея при отсутствии электрического поля (слева); заряженные частицы на стенке клетки Фарадея отвечают на приложение электрического поля (в центре); электрические поля внутри стенки устраняют приложенное электрическое поле, нейтрализуя внутреннее пространство клетки (справа).

Принцип работы клетки Фарадея относительно прост (см. схему). Сама клетка — из металла и работает как полый проводник. Когда на нее действует внешнее электромагнитное поле, положительные заряды остаются на поверхности, а отрицательные — электроны — свободно перемещаются по металлу в противоположном направлении по отношении к электрическому полю. На одной стороне клетки собираются электроны, с другой стороны образуется их недостаток. При поляризации проводника генерируется внутреннее электрическое поле такой же величины, но противоположное по направлению внешнему полю, поэтому сумма полей внутри проводника равна нулю. Силы нейтрализуют сами себя. Благодаря явлению электростатического экранирования ни один заряд не может пройти через клетку, так как внутри нее поле отсутствует.

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.