Электростатическое экранирование

Физика > Электростатическое экранирование

 

Изучите явление экранирования в электрическом поле. Читайте, какая роль у клетки Фарадея и ее характеристика, ограничение эффективности клетки Фарадея.

Это явление возникает, если клетка Фарадея блокирует эффекты электрического поля.

Задача обучения

• Охарактеризовать структуру клетки Фарадея.

Основные пункты

• Электростатическое экранирование возникает, когда клетка Фарадея функционирует, чтобы блокировать эффекты электрического поля.
• Клетка Фарадея – замкнутая камера, состоящая из проводящего материала или подобной сетки. Она может блокировать внешние статические и нестатические электрические поля.
• Клетка Фарадея не способна блокировать статические и магнитные поля с медленным изменением (магнитное поле Земли). Но она может экранировать внутреннюю часть от внешнего магнитного излучения, если сетка меньше длины волны излучения, а экран обладает достаточной толщиной.

Термин

• Длина волны – длина одного волнового цикла, вычисленная дистанцией между пиками или впадинами (λ).

Электростатическое экранирование – функционирование клетки Фарадея, блокирующей эффекты электрического поля. Она способна перекрыть влияние внешнего поля на внутреннее содержимое или воздействие не внешнюю среду.

Сама клетка Фарадея – замкнутая камера, представленная проводящим материалом или подобной сеткой. Впервые ее изобрел в 1836 году Майкл Фарадей. Ей удается блокировать внешние статические и нестатические электрические поля.

Если внешнее электрическое поле функционирует на клетке Фарадея, то заряды внутри клетки перестраиваются, чтобы сопротивляться полю и защитить внутреннюю часть от влияния.

Когда используется поле, отрицательный заряд перебегает к положительной стороне поля и отменяет эффекты на обоих концах клетки

Давайте взглянем на заряд в клетке Фарадея. Если клетка не заземлена, то электроны в ней перестроятся таким образом, что внутренняя стенка примет заряд, противоположный внутреннему. Но при заземлении избыточные заряды внешней стороны клетки уйдут в землю, оставляя внешнюю стенку с нейтральным зарядом.

Ограничения

У клетки Фарадея есть ограничение по эффективности, потому что ей не удается блокировать статические и медленно изменяющиеся магнитные поля (как земное). Но она способна экранировать внутреннюю часть от внешнего магнитного излучения, если сетка уступает по длине волны излучения, а экран плотный.

Применения

Микроволновые печи вмещают внутри себя энергию, защищая внешний мир от вредных лучей.

Электрические проводники часто наделены оболочкой из клеток Фарадея, чтобы обезопасить от удара током.

Лифт выступает случайной клеткой Фарадея, экранируя мобильные телефоны и радиосигналы от наружных сигналов.