כלוב פאראדיי – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מהגרסה היציבה - ראוי להשאיר |
מ ויקיזציה |
||
שורה 1:
[[
[[קובץ:Faraday cage - FISL 14 - 2013-07-03.ogv|300px|ממוזער|שמאל|הדגמה של כלוב פאראדיי]]
'''כלוב פאראדיי''' (ב[[אנגלית]]: '''Faraday cage''') הוא מתקן שמונע מ[[שדה חשמלי|שדות חשמליים]] מלחדור לתוכו.
שורה 6:
פאראדיי הבין כי כל מה שנמצא בחלל הפנימי המוקף לגמרי במוליך יהיה "מוגן" מהשפעתם של שדות אלקטרומגנטיים מחוץ למוליך (כתוצאה מ[[חוק גאוס]], ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] בתוך [[מוליך]] מתאפס). פאראדיי בנה חדר המצופה ב[[רדיד אלומיניום|יריעות אלומיניום]] ומיקם בתוכו [[אלקטרוסקופ]]. המכשיר הוסיף למדוד מטען חשמלי אפסי בתוך החדר גם כשקירותיו הופגזו במטענים שחולל פאראדיי.
הפיזיקאי ה[[איטלקי]] [[ג'ובאני בטיסטה בקריה]] חזה עוד ב
==עקרון פעולה - תיאור פיזיקלי==▼
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==
===מקרה אידאלי===
עקרון הפעולה הפיזיקלי של כלוב פאראדיי ניתן לתיאור
בחומר מוליך נושאי המטען (לרוב [[אלקטרון|אלקטרונים]]) חופשיים לנוע, ולכן כל התפלגות מטען בו - כתוצאה משדה חיצוני כלשהו בסביבתו - תיווצר אך ורק על שפת המוליך. במילים אחרות - לא תיתכן צפיפות מטען נפחית במוליך. {{ש}} {{ש}}
לכן, מ[[חוק גאוס]] נובע כי ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] במוליך חייב להתאפס: <math>\vec{E}_{cond}=0</math>. לפיכך, ה[[פוטנציאל חשמלי|פוטנציאל החשמלי]] במוליך הוא '''קבוע'''. כמו כן, בנפח החסום מתקיימת [[משוואת לפלס]]: <math>\nabla^{2} \varphi=0</math>. 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
כך למשל, תיאור התופעה עבור קיום של [[גל אלקטרומגנטי]] בסביבת המוליך נשמר באופן איכותי, אך '''"בידוד"''' הכלוב 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]]).
==דוגמאות מחיי היום-יום==
* [[תנור מיקרוגל]] מכיל רשת מוליכה סביב תא החימום, כדי למנוע מה[[מיקרוגל
*
▲* [[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).
| |||