Klatka Faradaya – czym jest i jak działa?

Klatka Faradaya znana jest od dawna w świecie fizyki, pierwsza klatka została zaprojektowana w 1836 roku i ma szerokie zastosowanie do dzisiaj. Wiele osób nie zdaje sobie sprawy z tego, że klatka Faradaya ma swoje zastosowanie w naszym otoczeniu. Działanie klatki Faradaya to bardzo proste zastosowanie podstawowych zasad fizyki. Najpopularniejszym przykładem jest samochód. W poradniku przedstawimy informacje na temat jej działania oraz zastosowania.

Co to jest klatka Faradaya?

Czym tak naprawdę jest Klatka Faradaya? W skrócie to osłona elektrostatyczna, która ma na celu chronić urządzenia przed działaniem zewnętrznego pola elektrycznego. Najczęściej występuje w postaci metalowego naczynia lub siatki. W niektórych przypadkach klatkę Faradaya wykorzystuje się do gromadzenia ładunków elektrycznych. Pierwsza klatka skonstruowana została przez fizyka Micheal’a Faradaya w 1836 roku, to właśnie od jego nazwiska powstała nazwa klatka Faradaya, znana również jako kabina elektromagnetyczna oraz siatka Faradaya. Wykonana jest z zamkniętego metalowego pudełka lub gęstej siatki, metal nie absorbuje fal o długości zbliżonej do odległości między atomami metalu. W przypadku budowy klatki Faradaya z drobnej siatki, przez jej otwory nie przenikają fale o długości większych od pomiary otworów w siatce.

Jak działa klatka Faradaya? Zasady działania

Klatka Faraday chroni przed zewnętrznym działaniem pola elektrycznego. Na powierzchni przewodnika potencjał elektryczny musi być w każdym miejscu równy, działanie klatki Faradaya polega na właściwościach, które przyczyniają się do niewnikania pola elektrycznego do środka klatki, dzięki temu nie występuje w niej pole elektryczne.

W wyniku pojawienia się pola elektrycznego w przewodniku ładunki zaczynają się przemieszczać (to zjawisko indukcji). Prawo indukcji Faradaya głosi, że siła elektromotoryczna indukcji jest wprost proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego przechodzącego przez dany obwód zamknięty. Wszystkie ładunki znajdujące się na powierzchni klatki Faradaya przyczyniają się do powstawania w środku klatki pola elektrycznego o przeciwnym zwrocie do zwrotu pola elektrycznego na zewnątrz klatki. Ładunki przesuwają się do momentu, gdy pole elektryczne na powierzchni klatki zostanie zrównoważone przez pole, które zostało wytworzone na powierzchni metalu. Zjawisko to powoduje, że pole elektryczne będzie nieaktywne, pojawią się ładunki dodatnie oraz ujemne po jednej i drugiej stronie klatki Faradaya.

Zastosowanie klatki Faradaya w życiu codziennym

Trudno znaleźć zastosowanie klatki Faradaya w przedmiotach i rzeczach, które używamy w życiu codziennym. Wiele informacji wskazuje na fakt, że korpus/obudowa kuchenki mikrofalowej przypomina swoim działaniem klatkę Faradaya. Podobnie jak w przypadki klatki, we wnętrzu mikrofalówki fale o pewnej długości odbijają się, powoduje to znaczne zwiększenie temperatury, lecz nie wydostaje się poza korpus.

Innym ciekawym przykładem jednego z rodzaju klatki Faradaya jest samolot. W przypadku uderzenia pioruna w samolot, po jego kadłubie przepływa prąd, który indukuje pole magnetyczne oraz pole elektryczne wewnątrz kadłuba. Podróżni i pasażerowie przebywający w tym czasie w samolocie nie są narażeni na bezpośrednie niebezpieczeństwo wynikające z uderzenia pioruna.

Kolejnym przykładem, który jest zdecydowanie najpopularniejszym to samochód. To dobre miejsce, w którym możemy schować się podczas burzy. Przez samochód nie przenika prąd, dlatego jest dla nas bezpiecznym miejscem. Przeczytaj także nasz artykuł na temat jak zachować się podczas burzy. W życiu codziennym trudno szukać szerokich zastosowań klatki Faradaya. Warto jednak wiedzieć, że w innych dziedzinach życia są znacznie częściej wykorzystywane. W medycynie oraz w przypadku pomieszczeń medycznych, gdzie wykonuje się badanie rezonansem magnetycznym, możemy zobaczyć działanie i zastosowanie klatki Faradaya.

Źródło:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Klatka_Faradaya