Клетка Фарадея была одним из самых гениальных изобретений — если так можно сказать — 80-х и 90-х годов, и сегодня она позволяет нам не бояться молний.
Понять, как она работает, на самом деле легко, и она используется в различных областях и ситуациях, даже в повседневной жизни. Давайте посмотрим, что это такое и как это может спасти нам жизнь, но сначала… Немного об авторе!
Майкл Фарадей: кто он был
Майкл Фарадей был британским физиком и химиком, но его юность была совсем не легкой. Он начал работать в возрасте 13 лет, и из-за своего социального положения не мог позволить себе учебу.
Во время ученичества в местной библиотеке он имел возможность читать различные произведения, включая The Improvement of the Mind Айзека Уотта. С тех пор он развил безусловную страсть к наукам, изучая физику и химию самостоятельно.
Но благодаря счастливым случаям и хорошему глазу на таланты некоторых важных профессоров, он начал регулярно учиться в некоторых из лучших институтов, и оттуда… Он сформулировал закон Фарадея и клетку, которая получила его имя.
Закон электромагнитной индукции
Также известный как закон электромагнитной индукции, закон Фарадея стал прорывом для ученых; Фарадей сформулировал его в первой половине 80-х годов, благодаря другим теориям и предыдущим законам об электричестве и магнитном поле, созданным другими великими учеными.
Вот что говорит закон:
В цепи возникает разность потенциалов, равная изменению во времени потока магнитного поля, проходящего через саму цепь.
Ок, сказано так, это кажется чем-то непонятным… Вот формула:
ΔV=ΔΦ(B)/Δt
Все еще ничего? Это нормально… «ΔV» означает разность потенциалов, Δt означает продолжительность временного интервала. Мы знаем, что «B» в физике означает «магнитное поле», а «Φ(B)» означает «поток МП».
Отсюда формула, переведенная в слова в вышеописанном законе! Проще говоря, переменное магнитное поле генерирует индуцированный ток, то есть ток создается, если изменяется ΔΦ(B). Но почему это так важно?
Клетка Фарадея: концепции и применения
Закон Фарадея стал основой, которая привела к созданию клетки, как эксперимента для демонстрации истинности его теорий.
Заряд создает в пространстве электрическое поле, поляризуя все вокруг. Очень сильный заряд способен поляризовать даже воздух, и положительные заряды земли и отрицательные заряды в воздухе создают электрический разряд, который мы обычно называем молнией.
Но если мы поместим в направлении электрического поля полый проводник, заряд внутри будет равен 0, то есть нулю! Чтобы доказать это, Фарадей построил металлическую клетку, подключив к ней снаружи и внутри листовые электроскопы.
Он вошел внутрь и запустил генератор зарядов, чтобы создать электрическое поле таких размеров, что оно вызвало молнии. Электроскопы снаружи открылись, а внутри — нет. Это доказало, что — в присутствии электрических полей — внутри клетки (именно Фарадея) поле равно нулю.
Он, конечно, не получил травм, а только удовлетворение.
Клетка Фарадея может спасти нам жизнь? Да
Сегодня клетка Фарадея применяется в различных контекстах и, безусловно, спасает нам жизнь. Достаточно подумать о самолетах, внешняя оболочка которых спроектирована как клетка, чтобы разрядить заряды молний к одной из сторон, без последствий для самолета и пассажиров.
Автомобили, безусловно, являются еще одним примером, где применяется закон и открытие Фарадея. На самом деле, во время грозы автомобиль — это самое рекомендуемое место для укрытия, так как заряд молнии разряжается на поверхности.
И верите вы или нет, даже любимая микроволновая печь построена по принципу клетки Фарадея, но… Наоборот. На самом деле, если электромагнитный заряд находится внутри клетки, создается поле внутри, но не снаружи.
По сути, он остается заблокированным внутри клетки, и это принцип, по которому строятся микроволновые печи, чтобы предотвратить распространение электромагнитных волн наружу во время его использования (та самая решетка, которую вы видите на дверце).
