Клітка Фарадея була одним з найгеніальніших винаходів – якщо так можна сказати – 80-х-90-х років, і сьогодні вона дозволяє нам не боятися блискавок.
Зрозуміти її функціонування насправді легко, і вона використовується в різних галузях і ситуаціях, навіть у повсякденних. Давайте подивимося, що це таке і як це може врятувати нам життя, але спочатку… Кілька слів про автора!
Майкл Фарадей: хто він був
Майкл Фарадей був британським фізиком і хіміком, але його молодість була зовсім не легкою. Він почав працювати у віці 13 років, і через свій соціальний статус не міг дозволити собі навчання.
Під час навчання в місцевій бібліотеці він мав можливість читати різні твори, серед яких The Improvement of the Mind Ісаака Ватта. З того часу він розвинув безумовну пристрасть до наук, вивчаючи фізику і хімію самостійно.
Але завдяки щасливим випадкам і доброму окові на таланти деяких важливих професорів, він почав регулярно навчатися в деяких з найкращих інститутів, і звідти… Сформулював закон Фарадея і клітку, яка отримала його ім’я.
Закон електромагнітної індукції
Відомий також як закон електромагнітної індукції, закон Фарадея став проривом для вчених; Фарадей сформулював його в першій половині 80-х років, завдяки іншим теоріям і попереднім законам про електрику і магнітне поле, створеним іншими великими вченими.
Ось що говорить закон:
У колі генерується різниця потенціалів інтенсивності, рівна зміні в часі потоку магнітного поля, що проходить через саме коло.
Добре, сказано так, це здається чимось незрозумілим… Ось формула:
ΔV=ΔΦ(B)/Δt
Ще нічого? Це нормально… “ΔV” означає різницю потенціалів, Δt означає тривалість інтервалу часу. Ми знаємо, що “B” у фізиці означає “магнітне поле”, а “Φ(B)” означає “потік МП”.
Звідси формула, перекладена словами в законі, описаному вище! Простіше кажучи, змінне магнітне поле генерує індукований струм, тобто струм створюється, якщо змінюється ΔΦ(B). Але чому це так важливо?
Клітка Фарадея: концепції та застосування
Закон Фарадея був основою, яка привела до створення клітки, як експерименту для демонстрації правдивості його теорій.
Заряд генерує в просторі електричне поле, поляризуючи те, що його оточує. Дуже сильний заряд здатний поляризувати навіть повітря, і позитивні заряди землі та негативні заряди в повітрі генерують електричний розряд, який ми зазвичай називаємо блискавками.
Але якщо ми поставимо в напрямку електричного поля порожнистий провідник, заряд всередині буде 0, тобто нульовий! Щоб довести це, Фарадей побудував металеву клітку, підключивши до неї зовні і всередині листові електроскопи.
Він заліз всередину і запустив генератор зарядів, щоб створити електричне поле таких розмірів, що викликало блискавки. Електроскопи зовні відкрилися, а ті, що всередині, ні. Це довело, що – в присутності електричних полів – всередині клітки (саме Фарадея) поле є нульовим.
Він, звичайно, не отримав травм, а лише задоволення.
Клітка Фарадея може врятувати нам життя? Так
Сьогодні клітка Фарадея застосовується в різних контекстах і, безумовно, рятує нам життя. Достатньо подумати про літаки, зовнішнє покриття яких було спроектовано як клітка для відведення зарядів блискавок до одного кінця, без наслідків для літака і пасажирів.
Автомобілі, безумовно, є ще одним прикладом, де застосовується закон і відкриття Фарадея. Насправді, під час грози автомобіль є найбільш рекомендованим місцем для укриття, оскільки заряд блискавки розряджається на поверхні.
І вірите ви чи ні, навіть улюблена мікрохвильова піч побудована за принципом клітки Фарадея, але… Навпаки. Насправді, якщо електромагнітний заряд знаходиться всередині клітки, генерується поле всередині, але не зовні.
Фактично, він залишається заблокованим всередині клітки, і це принцип, за яким будуються мікрохвильові печі, щоб запобігти поширенню електромагнітних хвиль назовні під час його використання (та сама решітка, яку ви бачите на дверцятах).
