19世紀の優秀な科学者であり発明者でもあるマイケル・ファラデーは、電気、電磁界、および関連する物理現象に関する活発な研究で知られています。最も重要な発見の1つは、ファラデーケージと呼ばれる保護構造でした。以下に、それが何であるか、そして本発明がどのような実用的価値を表すかを理解する。
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ファラデーケージとは
ファラデーケージは、導電性の高い金属でできた壁のある箱です。この設計では外部電源接続は必要ありませんが、原則として接地されています。セルの物理的効果は、電磁放射である外部要因の影響下で現れます。
シールド効果を実証する最初の構造は、この現象に名前を付けた通常のセルのように見えました。実際、「ボックス」のワイヤーまたは穴あき壁は、限られたスペース内にあるオブジェクトまたはデバイスの視覚的な制御に便利ですが、それらは簡単に中実のものと交換できます。主なことは、材料が導電性であるということです。
動作原理
ファラデーケージの動作は、電荷が導体に入ると、その表面に分布し、内部は中性のままであるという事実に基づいています。実際、導電性材料で構成されるセル全体は単一の導体であり、その「端」は反対の電荷を獲得します。結果として生じる電流は、外部の影響を補償するフィールドを作成します。このような構造物の内部の電界強度はゼロです。
興味深いことに、フィールドがセル内で生成された場合、効果も機能します。ただし、このシナリオでは、電荷はグリッドまたは他の導電性平面の内面に分散され、外部に浸透することはできません。
英語の用語では、CFは「ファラデーシールド」、つまり「ファラデーシールド/スクリーン」のように聞こえます。このコンセプトは、シールドや保護スクリーンのように、その内容に影響を与える光線を反射するデバイスの本質をよく伝えています。
シールド効果は交流磁場でのみ機能することを覚えておく必要があります。地球の自然磁気ポテンシャルなど、一定またはわずかに変化する磁気効果を妨げることはありません。
ファラデーチャンバーが高周波放射を反射するかどうかを判断するには、グリッドセルのサイズ（導電性部分がケージの形で作られている場合）と作用波の波長を知るだけで十分です。2番目の値が最初の値よりも大きい場合、構築は効果的です。
CF効果の適用範囲
ファラデーによって発見された効果は、科学的な意味だけでなく、かなり幅広い実用的な用途もあります。ファラデーケージの最も単純な例は日常生活に見られ、ほとんどすべてのキッチンにあります。これは電子レンジです。本体の5つの壁はかなり厚い鋼板でできており、ドアガラスの2つの層の間には、視認性を高めるためにミシン目が入った金属層があります。
RFキャビン
無線周波数キャビンは、電気、磁気、および無線放射の影響から隔離された部屋であり、通常は小さな領域です。その壁、床、天井には、閉じているが見えないケージを形成する導電性の高い格子が装備されています。
MRI室
磁気共鳴診断用の医療用断層撮影装置などの高精度機器には、外部電磁波からの注意深い保護が必要です。わずかな外部の影響が研究の結果に影響を与える可能性があるため、MRIユニットが配置されている部屋は完全にシールドされています。
研究所
実験室での研究では、正確な結果を得るためには、高度な機器を使用するだけでなく、磁場や電界などの外的要因から確実に保護することが重要です。
これは、特定の発生源からの指向性放射だけでなく、大気、特に人口密集地域とその周辺に常に存在する電磁ノイズも指すことを理解する必要があります。
CF効果のある機器を高品質でシールドするには、専門的な設計計算と専門的な設置が必要です。
防護服
感電の可能性が高い地域で働く人々のために、特別なスーツが開発されました。それらの上層は金属含有布でできており、絶縁材料によって本体から分離されています。残留静電流または電流が発生した場合、電荷はキットの外殻を流れ落ちます。
高圧線を扱う場合は、保護服が不可欠です。電源を切っても、何キロメートルにも及ぶ電線のために危険なレベルの静電荷を保持します。
エンターテインメントの世界で
ステージ上にカラフルに映し出されるCF効果はとても壮観です。この場合、単純なケージではなく、粗いメッシュで作られた一見無重力のシェル、または普通の服に似た特別に設計されたスーツさえも使用されます。この場合、電流は、たとえば、静電発電機から電荷を生成するテスラコイルまたは同様のデバイスを使用して、可能な限り効果的に供給されます。
自分の手でファラデーケージを作る
日常生活では、敏感な電子「スタッフィング」に障害を引き起こす可能性のあるさまざまな波の作用からガジェットを「隠す」ために、自家製のCFの製造が必要になる場合があります。
そのようなデザインの例は、特定の方法で仕上げられた合板の箱です。合板は絶縁層として機能するため、完全に清潔で乾燥している必要があります。自分の手で箱を組み立てたり、準備したりできます。主なことは、釘やその他の金属製の留め具を使用せずに箱を組み立てることです。組み立てはいくつかの段階で実行されます。
- フードフォイルは、合板の壁またはそのブランクのサイズに応じて、セグメントに分割されます。
- フューチャーボックスの表面は、外側からホイルでトリミングされています。この場合、光沢のある面を外側に向ける必要があります。
- 壁は内側から粘着テープで固定され、箱の底にマウスパッドが配置されています。
- 蓋の閉位置で、ホイル層がわずかな隙間や破損のない連続したシェルを形成していることを注意深くチェックします。
2番目のオプションは、日曜大工の金属タンク（鍋、箱、箱など）がファラデーケージの基礎として機能し、その内部の断熱材が板紙、同じ合板、またはその他の材料でできていることを前提としています。このデザインのふたがぴったりとはまる状態は、上記のものと同じくらい重要です。
接地する必要がありますか
CFを接地する必要性についてのコンセンサスはありません。大きな構造物や、特に強力な放電の影響を受ける可能性のある構造物は接地する必要があります。
もちろん、接地は、蓄積された強い電荷が空気を「突破」して近くの物体や人に当たる可能性がある緊急事態から保護します。
自家製ファラデーケージのテスト
ファラデーケージの原理を実際にテストするには、コンパクトな電池式のラジオを使用するのが最も便利です。最大音量でオンにし、利用可能な最も強力なFMチャンネルに調整する必要があります。セルが機能している場合、その中の無線は無音になります。
受信機が少なくとも少しでも聞こえる場合は、100％のスクリーニングを達成できなかったことを意味し、導電層のギャップを探す必要があります。
自己組織化カメラや携帯電話のテストに適しています。中に入ると、基地局からの信号の受信を停止します。つまり、電話をかけると、携帯電話会社の自動情報提供者から対応するメッセージが聞こえます。
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