قفصفاراداي هو الاسم الذي يطلق على الغلاف المصنوع من مادة موصل وتستخدم لحماية منزلك من التدخل والكهرومغناطيسية الخارجية. ظهرت كتجربة علمية ، طورها الفيزيائي الإنجليزي مايكل فارادي في عام 1836 ، ولا تزال تستخدم حتى اليوم للحماية الدوائر الكهربائية حساسة لحدوث الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة.
نرى أيضا: مايكل فاراداي - الاكتشافات والإرث العلمي
كيف يعمل قفص فاراداي
قفص فاراداي ليس سوى أ التطبيق التكنولوجي لظاهرة تعرف باسم درع كهرباء. تحدث هذه الظاهرة فقط في المواد الموصلة (المعادن) ، مثل الحديد والفضة والنحاس ، وهي تتميز بوجود عدد كبير من الإلكترونات الحرة ، قادرة على التحرك بحرية على طول موصل.
نظرًا للحركة العالية التي يتمتعون بها ، فإن الشحنات الكهربائية تفضل المواد الموصلة أن تنتشر عبر سطح المعادن. تخيل الحالة التي يتم فيها وضع عدد كبير من الإلكترونات في مركز الموصل: التنافر بينهم سيجعلهم يتحركون بسرعة بعيدًا عن المركز قدر الإمكان. بمجرد توزيعها ، تجعل الأحمال سطح الموصل بأكمله له نفس القيمة التوتر الكهربي، مما أدى إلى ظهور أ سطح - المظهر الخارجي متساوي الجهد.
لأنه ، في الموصلات ، يتم توزيع جميع الأحمال على سطحه ، ا الحقل الكهربائي بداخله يصبح لاغيا ونتيجة لذلك ، لا يوجد فرق الجهد الكهربائي داخل هذه المواد. يضمن هذا السلوك أن أي جسم يُترك داخل موصل مغلق سيكون خاليًا من تأثير المجالات الكهربائية الخارجية ، مهما كانت شدتها.
عندما يتم توجيه مجال كهربائي خارجي إلى قفص فاراداي ، فإن إلكترونات القفص تعيد ترتيبها بحيث يظل المجال الكهربائي داخل القفص فارغًا. بهذه الطريقة ، مع هذه الأجهزة ، من الممكن منع حدوث تفريغ كهربائي أو حتى حدوث موجة كهرومغناطيسية.
يحدث الشيء نفسه مع حدوث الموجات الكهرومغناطيسية. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للمسافة بين "ثقوب" القفص أبعاد قريبة من طول موجه كهرومغناطيسية التي تريد حظرها.
نرى أيضا: الفضول حول الأشعة التي تجعل شعر أي شخص يقف على نهايته
تطبيقات فاراداي كيج
هناك عدد كبير من التطبيقات التكنولوجية التي تستخدم المبدأ المستخدم في قفص فاراداي. غالبًا ما تكون هذه الأجهزة حساسة للمجالات الكهربائية و المجالات المغناطيسية وبالتالي ، فهي مطلية بألواح معدنية أو شبكات.
تحقق من بعض أمثلة من الأجهزة التي تستخدم قفص فاراداي لتعمل بشكل صحيح:
محركات الأقراص الصلبة (HD) ؛
مصادر الجهد
مانعة الصواعق فاراداي.
ملابس واقية؛
الميكروويف.
مثلما يمكن استخدام قفص فاراداي لمنع التداخل من الدخول ، يمكن استخدامه أيضًا لمنع إخراج الموجات الكهرومغناطيسية ، كما في حالة الميكروويف. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل المركبات مثل السيارات والطائرات أيضًا كأقفاص فاراداي ، لحماية الركاب بالداخل من التفريغ الكهربائي القادم من الخارج.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gaiola-de-faraday.htm