法拉第籠

法拉第籠

防止電磁場進入或逃脫的設備
法拉第籠(Faraday Cage)是一個由金屬或者良導體形成的籠子,是以電磁學的奠基人、英國物理學家邁克爾·法拉第的姓氏命名的一種用于演示等電勢、靜電屏蔽和高壓帶電作業原理的設備。它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成,其籠體與大地連通,高壓電源通過限流電阻将10萬伏直流高壓輸送給放電杆,當放電杆尖端距籠體10厘米時,出現放電火花,根據接地導體靜電平衡的條件,籠體是一個等位體,内部電勢差為零,電場為零,電荷分布在接近放電杆的外表面上。
    中文名:法拉第籠 外文名: 所屬學科: 英文名:Faraday Cage 所屬學科:物理學 類型:等位體

簡介

法拉第籠(Faraday cage)是防止電磁場(EM field)進入或逃脫的金屬外殼。一個理想的法拉第籠由一個未破損的、完美的導電層組成。在實際中這種理想狀态是不能達到的,但是能夠通過使用細網的銅篩來達到。為了達到最佳性能,法拉第籠應直接接地

法拉第籠(Faraday cage)在必須阻止漂移的電磁場進入的電子實驗室裡應用。這在敏感的無線接收設備的測試中非常重要。另外,法拉第籠可以防止由電腦顯示器陰極射線管(CRT)發出的電磁場的逃脫。這些場能夠被中途截取并破譯,這樣黑客在不需要信号線、電纜和攝像設備的情況下就可以遠程實時地看到屏幕上的數據。這種行為被稱為屏幕輻射竊密(van Eck phreaking),它也能被政府官員用于查看罪犯和某些犯罪嫌疑人的計算機使用活動。

基本介紹

法拉第籠表演會先請幾位觀衆進入籠體後關閉籠門,操作員接通電源,用帶有幾十或上百千伏電壓的放電杆對法拉第籠進行放電演示。這時即使籠内人員将手貼在籠壁上,使放電杆向手指放電,籠内人員不僅不會觸電,而且還可以體驗電子風的清涼感覺。

這是因為人體觸電的原因是身體的不同部位存在電位差,強電流通過身體,此時手指雖然接近放電火花,但放電電流是通過手指前方的金屬網傳入大地,身體并不存在電位差,沒有電流通過,所以沒有觸電的感覺。

法拉第籠(Faraday Cage)是一個由金屬或者良導體形成的籠子,是以電磁學的奠基人、英國物理學家邁克爾·法拉第的姓氏命名的一種用于演示等電勢、靜電屏蔽和高壓帶電作業原理的設備。它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成,其籠體與大地連通,高壓電源通過限流電阻将直流高壓輸送給放電杆,當放電杆尖端距籠體10厘米時,出現放電火花,根據接地導體靜電平衡的條件,籠體是一個等位體,内部電勢差為零,電場為零,電荷分布在接近放電杆的外表面上。

靜電屏蔽

導體的外殼對它的内部起到“保護”作用,使它的内部不受外部電場的影響,這種現象稱為靜電屏蔽。

在工程技術中,如果需要屏蔽的區域較大,還可采用金屬屏蔽網,也有良好的屏蔽效果。在電子儀器中,為了免受靜電幹擾,常利用接地的儀器金屬外殼作屏蔽裝置。電測量儀器中的某些聯接線的導線絕緣外面包有一層金屬絲網做為屏蔽。某些用途的電源變壓器中,常在初級繞組與次級繞組之間放置一不閉合的金屬薄片作為屏蔽裝置。

應用領域

靜電屏蔽的應用非常廣泛。帶電作業人員全身穿戴金屬網制成的等電位服,就可保證作業的安全;在一些精密儀器外面加一個金屬罩,就能使之不受外界電場幹擾;人們生活中使用的有線電視信号線、通信電纜外面都包有一層鉛皮或金屬線,也是用來防止外界電場幹擾的。

法拉第籠的演示還說明了外殼接地的法拉第籠可有效地隔絕籠體内外電磁波幹擾從而起到靜電屏蔽作用。運用這個原理,科學技術人員将許多精密儀器設備的金屬外殼接地,有效地避免了不必要的電磁幹擾以及雷電襲擊。

20世紀50年代建築物的避雷網就是采用了法拉第籠體系,将建築物四面用金屬接地,形成一個等位體以防備雷擊。但其靜電屏蔽作用有時也會帶來麻煩,如果電梯内沒有中繼器的話,當電梯關上的時候,手機信号會很不好,這就是電梯的屏蔽作用造成的。

需要說明的是,即使住在法拉第籠子裡,也不能完全避免電磁輻射。法拉第籠不能屏蔽靜電和低速變化的磁場,比如地磁,在法拉第籠裡,指南針照樣能工作,人類不可能完全避免電磁輻射。

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