כלוב פאראדיי – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
אין תקציר עריכה |
|||
שורה 4:
ה[[פיזיקאי]] הניסיוני הבריטי [[מייקל פאראדיי]] היה הראשון שבנה כלוב שכזה ב-[[1836]].
פאראדיי הבין כי
הפיזיקאי ה[[איטלקי]] [[ג'ובאני בטיסטה בקריה]] חזה עוד ב[[המאה ה-18|מאה ה-18]] את שפאראדיי הצליח להוכיח.
שורה 10:
ניתן להבין את פעולתו של כלוב פאראדיי אם נתאר לעצמנו שהשדה החיצוני גורם להיווצרותו של התפלגות [[מטען חשמלי|מטען]] במעטפת הכלוב אשר יוצרת שדה חשמלי זהה בגודלו והפוך בכיוונו לשדה החיצוני. שני השדות מבטלים האחד את השני.
==עקרון פעולה - תיאור פיזיקלי==
[[File:Cage de Faraday.jpg|thumb|"כלוב" פאראדיי - מתקן ייעודי להדגמת התופעה]]
===מקרה אידאלי===
עקרון הפעולה הפיזיקלי של כלוב פאראדיי ניתן לתיאור ע"י מערכת של [[מוליך]] אידאלי סגור וחלול, החוסם נפח ריק מחומר ובפרט מ[[מטען חשמלי]].
בחומר מוליך נושאי המטען (לרוב [[אלקטרון|אלקטרונים]]) חופשיים לנוע, ולכן התפלגות המטען בחומר (כתוצאה משדה חיצוני כלשהו בסביבת המוליך) תיווצר אך ורק על שפת המוליך - כלומר לא תיתכן צפיפות מטען נפחית במוליך. {{ש}} {{ש}}
לכן, ניתן להסיק מ[[חוק גאוס]] כי ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] במוליך חייב להתאפס: <math>\vec{E_{cond}}=0</math>. לפיכך, ה[[פוטנציאל חשמלי|פוטנציאל החשמלי]] במוליך '''קבוע'''.
כמו כן, בנפח החסום (שהוא כאמור נטול מטען) מתקיימת [[משוואת לפלס]]: <math>\nabla^{2} \varphi=0</math>. {{ש}}
פתרון המשוואה עבור תנאי השפה שמקנה המוליך בעל הפוטנציאל הקבוע הוא: הפוטנציאל בנפח החסום '''קבוע''' גם הוא (ושווה לזה במוליך).{{ש}}{{ש}}
מכאן, לפי הקשר: <math>\vec{E}=-\nabla \varphi</math>, '''השדה בתוך הנפח מתאפס''', ללא קשר לשדה החיצוני בסביבה החיצונית של המוליך.
===מקרה כללי===
עבור כל מקרה מורכב יותר (לא אידאלי) ההתנהגות האיכותית של התופעה נשמרת, אך נוצרים אי-דיוקים בתופעות המתוארות במקרה הפשוט. בפרט, כתוצאה מכך ניתן לעיתים למדוד בכל זאת השפעה של שדה חיצוני בתוך החלל העטוף ע"י המוליך.
כך למשל, תיאור התופעה עבור קיום של [[גל אלקטרומגנטי]] בסביבת המוליך נשמר באופן איכותי, אך '''"בידוד"''' הכלוב מהשדות בגל תלוי מאוד במספר גורמים. העיקריים בהם הם ה[[התנגדות החשמלית|התנגדות חשמלית]] של המוליך, עוביו, קיום "חורים" במעטפת שהוא יוצר וגודלם (ביחס לסדר גודל [[אורך גל|אורך הגל]] של גל אלקטרומגנטי בסביבת המוליך).{{ש}}
מסיבה זו ניתן לעיתים לקלוט ולשדר מידע ממכשיר סלולרי בתוך מעלית (אם כי האיכות ירודה לרוב, בדיוק בגלל תופעה זו).
==דוגמאות מחיי היום-יום==
* כאמור, מיסוך הקליטה של מכשיר סלולרי בתוך מעלית, העשויה לרוב ממתכת מוליכה.
* [[תנור מיקרוגל]] מכיל רשת מוליכה סביב תא החימום, כדי למנוע מה[[מיקרוגל|מיקרוגלים]] הנוצרים בו "לצאת" לחלל החדר.
* חלל הנוסעים ב[[מכונית]] עטוף בפח ובשלדת פלדה מוליכים (במידת מה)), ולכן ניתן למצוא את [[אנטנה|אנטנת]] ה[[רדיו]] מחוץ לחלל הרכב.
* "כלוב" פאראדיי: מתקן ייעודי להדגמת התופעה, בו אדם עומד בכלוב הבנוי מרשת מתכתית מוליכה. בסביבת הכלוב מופעל [[מתח חשמלי]] גבוה מאוד, היוצר מעין "[[ברק]]" הפוגע בכלוב, אך למרות ה[[זרם חשמלי|זרם החשמלי]] הגבוה הקיים בסביבתו - האדם מוגן לחלוטין ואינו מרגיש כלום (ראו תמונה).
==קישורים חיצוניים==
שורה 16 ⟵ 38:
* {{סרטונים}} {{נענע10||צפו: ברק פוגע ברכב בזמן נסיעה, הנהג יצא ללא פגע|928203|1 באוקטובר 2012||news}}
* {{סרטונים}} [http://www.youtube.com/watch?v=mUWxYesR5Wo&feature=related הדגמה של כלוב פאראדיי בהרצאה באוניברסיטת בון], באתר [[יוטיוב]]
[[קטגוריה:אלקטרומגנטיות]]
| |||