Войти
Демонстрация клетки Фарадея на добровольцах в Palais de la Découverte в Париже 
Защита от электромагнитных помех вокруг машинного зала МРТ 
Экран Фарадея на электростанции в Хаймбахе, Германия 
Мешки Фарадея представляют собой разновидность клетки Фарадея, сделанную из гибкой металлической ткани. Обычно они используются для блокировки удаленного стирания или изменения беспроводных устройств, обнаруженных в ходе уголовных расследований, но также могут использоваться широкой публикой для защиты от кражи данных или для повышения цифровой конфиденциальности.A клетки Фарадея или Экран Фарадея - это кожух, используемый для блокировки электромагнитных полей. Экран Фарадея может быть образован сплошным покрытием из проводящего материала или, в случае клетки Фарадея, сеткой из таких материалов. Клетки Фарадея названы в честь ученого Майкла Фарадея, который изобрел их в 1836 году.
Воспроизвести медиа Видео, на котором клетка Фарадея защищает человека от электричества Клетка Фарадея работает благодаря внешнему электрическому Поле заставляет электрические заряды в проводящем материале клетки распределяться так, что они нейтрализуют эффект поля внутри клетки. Это явление используется для защиты чувствительного электронного оборудования (например, радиоприемников ) от внешних радиочастотных помех (RFI), часто во время тестирования или юстировки устройства. Они также используются для защиты людей и оборудования от реальных электрических токов, таких как удары молнии и электростатические разряды, поскольку ограждающая клетка проводит ток по внешней стороне замкнутого пространства, и никто не проходит через него. интерьер.
Клетки Фарадея не могут блокировать стабильные или медленно меняющиеся магнитные поля, такие как магнитное поле Земли (внутри компас все равно будет работать). Однако в значительной степени они защищают внутреннюю часть от внешнего электромагнитного излучения, если проводник достаточно толстый и любые отверстия значительно меньше, чем длина волны излучения. Например, определенные процедуры компьютерной судебной экспертизы электронных систем, требующие среды, свободной от электромагнитных помех, можно проводить в экранированном помещении. Эти помещения полностью закрыты одним или несколькими слоями мелкой металлической сетки или перфорированного листового металла. Металлические слои заземлены, чтобы рассеивать любые электрические токи, генерируемые внешними или внутренними электромагнитными полями, и, таким образом, они блокируют большое количество электромагнитных помех. См. Также электромагнитное экранирование. Они обеспечивают меньшее затухание исходящих передач, чем входящих: они могут очень эффективно блокировать волны ЭМИ от природных явлений, но устройство слежения, особенно на верхних частотах, может проникать изнутри клетки (например, некоторые сотовые телефоны работают на различных радиочастотах, поэтому, хотя один сотовый телефон может не работать, другой будет работать).
Прием или передача радиоволн, формы электромагнитного излучения, к или от антенны внутри клетки Фарадея сильно ослаблены или заблокирован клеткой; однако клетка Фарадея имеет различное затухание в зависимости от формы волны, частоты или расстояния от приемника / передатчика, а также мощности приемника / передатчика. С большей вероятностью проникнут высокочастотные передачи ближнего поля, такие как HF RFID. Твердые клетки обычно ослабляют поля в более широком диапазоне частот, чем сетчатые клетки.
В 1836 году Майкл Фарадей заметил, что избыточный заряд заряженного проводника находится только на его внешней стороне и не влияет ни на что, заключенное внутри. Это. Чтобы продемонстрировать этот факт, он построил комнату, покрытую металлической фольгой, и позволил разрядам высокого напряжения от электростатического генератора попасть за пределы комнаты. Он использовал электроскоп, чтобы показать, что на внутренних стенах комнаты нет электрического заряда.
Хотя этот эффект клетки был приписан знаменитым экспериментам Майкла Фарадея с ведром со льдом, выполненным в 1843 году, именно Бенджамин Франклин в 1755 году наблюдал этот эффект, снижая уровень незаряженного пробковый шарик, подвешенный на шелковой нити через отверстие в электрически заряженной металлической банке. По его словам, «пробка не притягивалась к внутренней части банки, как это было бы с внешней стороны, и, хотя она касалась дна, но когда вытянута, она не была наэлектризована (заряжена) от этого прикосновения, как это было бы, прикоснувшись к внешней стороне. Факт необычный ». Франклин обнаружил поведение того, что мы теперь называем клеткой или щитом Фарадея (на основе более поздних экспериментов Фарадея, которые дублировали пробку Франклина и консервную банку).
Кроме того, в 1754 году Абб Нолле опубликовал ранний отчет об эффекте, относящемся к эффекту клетки, в его Leçons de Physique Expérimentale.
Анимация, показывающая, как работает клетка Фарадея (коробка). При приложении внешнего электрического поля (стрелки) электроны (маленькие шарики) в металле перемещаются в левую сторону клетки, придавая ей отрицательный заряд, а оставшийся несбалансированный заряд ядер дает правая сторона положительный заряд. Эти индуцированные заряды создают противоположное электрическое поле, которое нейтрализует внешнее электрическое поле по всей коробке. Непрерывный экран Фарадея представляет собой полый проводник. Электромагнитные поля, приложенные извне или внутри, создают силы на носителях заряда (обычно электронах) внутри проводника; заряды соответственно перераспределяются за счет электростатической индукции. Перераспределенные заряды значительно снижают напряжение на поверхности в зависимости от емкости; однако полного уничтожения не происходит.
Если заряд помещается внутри незаземленного щита Фарадея, не касаясь стенок (обозначим это количество заряда как + Q), внутренняя поверхность экрана становится заряженным -Q, что приводит к силовым линиям, исходящим от заряда и распространяющимся на заряды внутри внутренней поверхности металла. Пути силовых линий в этом внутреннем пространстве (до конечных отрицательных зарядов) зависят от формы внутренних защитных стенок. Одновременно + Q накапливается на внешней поверхности экрана. Распределение зарядов на внешней поверхности не зависит от положения внутреннего заряда внутри корпуса, а определяется формой внешней поверхности. Таким образом, для всех целей и задач щит Фарадея генерирует снаружи такое же статическое электрическое поле, которое он генерировал бы, если бы металл был просто заряжен + Q. См., Например, эксперимент Фарадея с ведром со льдом, чтобы получить более подробную информацию о силовых линиях электрического поля и отделении внешнего от внутреннего. Обратите внимание, что электромагнитные волны не являются статическими зарядами.
Если клетка заземлена, избыточные заряды будут нейтрализованы, поскольку заземление создает промежуток между внешней стороной клетки и окружающей средой, поэтому между ними нет напряжения и, следовательно, также нет поля. Внутренняя поверхность и внутренний заряд останутся прежними, поэтому поле останется внутри.
Зависимость глубины скин-слоя от частоты для некоторых материалов при комнатной температуре, красная вертикальная линия обозначает частоту 50 Гц: Эффективность экранирования статического электрического поля в значительной степени не зависит от геометрии проводящего материала; однако статические магнитные поля могут полностью проникать через экран.
В случае изменения электромагнитных полей, чем быстрее происходят изменения (т.е. чем выше частоты), тем лучше материал сопротивляется проникновению магнитного поля. В этом случае экранирование также зависит от электропроводности, магнитных свойств проводящих материалов, используемых в клетках, а также их толщины.
Хорошее представление об эффективности щита Фарадея может быть получено из соображений глубины скин-слоя. С глубиной скин-фактора ток, протекающий в основном на поверхности, экспоненциально затухает с глубиной сквозь материал. Поскольку щит Фарадея имеет конечную толщину, это определяет, насколько хорошо он работает; более толстый экран может лучше ослаблять электромагнитные поля и уменьшать частоту.
Клетка Фарадея - это щиты Фарадея, в которых есть отверстия, и поэтому их сложнее анализировать. В то время как непрерывные экраны по существу ослабляют все длины волн короче толщины скин-слоя, отверстия в клетке могут пропускать более короткие волны или создавать «затухающие поля » (осциллирующие поля, которые не распространяются как электромагнитные волны) просто под поверхностью. Чем короче длина волны, тем лучше она проходит через сетку заданного размера. Таким образом, чтобы хорошо работать на коротких длинах волн (т. Е. На высоких частотах), отверстия в клетке должны быть меньше длины волны падающей волны. Поэтому клетки Фарадея можно рассматривать как фильтры верхних частот.
SLC-40 с инфраструктурой запуска SpaceX Falcon 9. Четыре башни, окружающие ракету, представляют собой молниеотводы, действующие как гигантская клетка Фарадея.  | На Wikimedia Commons есть медиа связаны с клетками Фарадея. |
