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

2024-11-21특리25

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.