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कैसे एक फैराडे केज काम करता है


इस बात की अधिक संभावना है कि आपने अपने जीवन में किसी समय फैराडे केज में अपना महत्वपूर्ण समय बिताया हो। तुम भी अपने रसोई घर में एक हो सकता है। आश्चर्य चकित?

सबसे पहले 1836 में आदरणीय अंग्रेजी वैज्ञानिक माइकल फैराडे द्वारा आविष्कार किया गया था, वे हमारे आधुनिक तकनीकी दुनिया में सर्वव्यापी बन गए हैं। राज्य के रहस्यों को रखने के लिए आपको हवा में सुरक्षित रखने से लेकर वे अभी तक बहुत शक्तिशाली उपकरण हैं।

निम्नलिखित लेख में, हम एक त्वरित नज़र डालेंगे कि वे क्या हैं और एक नज़र है कि वे वास्तव में कैसे काम करते हैं।

एक फैराडे केज क्या है?

एक फैराडे केज, जिसे कभी-कभी फैराडे शील्ड के रूप में जाना जाता है, एक बाड़े है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों (स्थिर और गैर-स्थिर दोनों) से चीजों को ढालने के लिए उपयोग किया जाता है।

स्थैतिक बिजली वह है जहां शुल्क बाकी हैं, इसलिए नाम। वे, वास्तव में, एक विशेष इन्सुलेटर की सतह पर जमा होते हैं।

गैर-स्थिर या वर्तमान बिजली वह है जहां इलेक्ट्रॉनों एक कंडक्टर के भीतर चल रहे हैं। फैराडे पिंजरे दोनों के प्रभाव को महसूस करने से उनकी सामग्री, या वास्तव में रहने वालों की रक्षा करने में सक्षम हैं।

वे प्रवाहकीय सामग्री के निरंतर आवरण से या प्रवाहकीय सामग्री के एक ठीक जाल से बनाया जा सकता है।

फैराडे पिंजरों का नाम उनके आविष्कारक, अंग्रेजी वैज्ञानिक माइकल फैराडे के नाम पर रखा गया है। उन्होंने 1836 में उन्हें समर्पित किया।

वे सरल श्रृंखला-लिंक बाड़ से नाजुक दिखने वाली महीन धातु की जाली के डिजाइन और आकार में होते हैं।

उनकी सटीक उपस्थिति के बावजूद, सभी फैराडे पिंजरे इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज, या यहां तक ​​कि कुछ प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण लेते हैं, और उन्हें पिंजरे के बाहरी हिस्से के आसपास वितरित करते हैं।

फैराडे केज का आविष्कार कब हुआ था?

1800 के दशक में माइकल फैराडे ने बिजली की जांच में अपनी काफी बुद्धि लगाई थी। उन्होंने जल्द ही महसूस किया कि एक विद्युत कंडक्टर (धातु के पिंजरे की तरह) जब आवेशित होता है तो उस आवेश को केवल उसकी सतह पर प्रदर्शित करता है।

यह कंडक्टर के इंटीरियर पर बिल्कुल भी कोई प्रभाव नहीं डालता था।

उन्होंने इसे बड़े पैमाने पर प्रदर्शित करने के लिए निर्धारित किया और 1836 में एक महत्वाकांक्षी प्रयोग को तैयार किया।

माइकल फैराडे ने धातु के पन्नी में एक कमरा तैयार किया। फिर उन्होंने इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर से कमरे के बाहर हड़ताल करने के लिए उच्च-वोल्टेज निर्वहन की अनुमति दी।

फिर उन्होंने एक विशेष उपकरण का उपयोग किया, जिसे इलेक्ट्रोस्कोप (एक ऐसा उपकरण जो विद्युत आवेशों का पता लगाता है) को निर्णायक रूप से अपनी परिकल्पना को सिद्ध करने के लिए इस्तेमाल किया क्योंकि उन्हें संदेह था कि कमरा पूरी तरह से विद्युत आवेश से रहित था।

उन्होंने यह भी पुष्टि की कि धातु की पन्नी की केवल बाहरी सतह ने किसी भी धारा का संचालन किया है।

फैराडे ने बाद में एक अन्य प्रसिद्ध प्रयोग के साथ अपनी टिप्पणियों की पुष्टि की - उनका आइस पेल प्रयोग। इस प्रयोग के दौरान, उन्होंने बेंजामिन फ्रैंकलिन के एक पुराने प्रयोग की नकल की।

माइकल ने एक चार्ज पीतल की गेंद को धातु के कप में उतारा। जैसा कि अनुमान था कि प्रयोग ने फ्रैंकलिन की पहले की टिप्पणियों और उनकी खुद की पुष्टि की।

बेंजामिन फ्रैंकलिन कुछ श्रेय के भी हकदार हैं

हालाँकि आज इस तरह का उपकरण माइकल फैराडे के नाम पर है, बेंजामिन फ्रैंकलिन को लगभग 90 साल पहले उनके योगदान के लिए पहचाना जाना चाहिए।

1755 में, श्री फ्रैंकलिन ने इसी तरह की घटना को देखा। उन्होंने एक विद्युतीय रूप से चार्ज धातु कैन में एक उद्घाटन के माध्यम से, एक रेशम धागे पर एक अपरिवर्तित कॉर्क बॉल को उतारा।

उन्होंने देखा कि "कॉर्क कैन के अंदर की ओर आकर्षित नहीं था क्योंकि यह बाहर की तरफ होता था, और हालांकि यह नीचे को छूता था, फिर भी जब इसे बाहर निकाला जाता है तो यह उस स्पर्श द्वारा विद्युतीकृत (चार्ज) नहीं पाया जाता था, जैसा कि यह बाहर से छूने से होता। तथ्य एकवचन है। "

वह यह भी दिखाने में सक्षम था कि कॉर्क कैन के इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज से कैन के बाहरी के पास झूलने से प्रभावित था। कॉर्क बॉल को तुरंत कैन की सतह की ओर खींचा गया।

जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, उस समय फ्रेंकलिन ने रहस्योद्घाटन किया था। यहां तक ​​कि उन्होंने एक पत्र में एक सहकर्मी को अपना भ्रम भी स्वीकार किया।

"आपको इसके कारण की आवश्यकता है; मैं इसे नहीं जानता। शायद आप इसे खोज सकते हैं, और फिर आप इसे मुझसे संवाद करने के लिए बहुत अच्छे होंगे।"

जब उन्होंने फैराडे के वर्षों पहले प्रभाव की खोज की, तो फ्रैंकलिन कभी भी अपनी जिज्ञासु टिप्पणियों के कारण को पूरी तरह से विकसित नहीं कर पाए। यह दशकों बाद महान माइकल फैराडे पर छोड़ दिया जाएगा।

फैराडे केज कैसे काम करते हैं?

सीधे शब्दों में कहें, फैराडे केज अपने बाहरी के आसपास इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज वितरित करते हैं। इसलिए वे अपने भीतर किसी भी चीज को ढाल की तरह काम करते हैं।

वे इस संबंध में, खोखले कंडक्टर का एक रूप है जिसके द्वारा विद्युत चुम्बकीय प्रभार केवल पिंजरे की बाहरी सतह पर रहता है।

लेकिन वास्तव में, कई चीजों की तरह, यह उससे थोड़ा अधिक जटिल है।

जब तक आप बिजली और कंडक्टर की अवधारणा से परिचित नहीं होते हैं, तो आप आगे बढ़ने से पहले उस पर ब्रश करना चाहते हैं। यह वीडियो इस विषय पर एक बहुत अच्छा रिफ्रेशर प्रदान करता है।

संक्षेप में, कंडक्टरों में मुक्त गतिशील इलेक्ट्रॉनों का एक भंडार होता है जो उन्हें बिजली का संचालन करने की अनुमति देता है। जब कोई विद्युत आवेश उपस्थित नहीं होता है, तो कंडक्टर के पास कम या ज्यादा, सकारात्मक और नकारात्मक कणों की समान संख्या होती है।

यदि बाहरी विद्युत आवेशित वस्तु पिंजरे के पास पहुंचती है, तो चालक में धनात्मक (नाभिक) और मुक्त नकारात्मक (इलेक्ट्रॉन) कण अचानक अलग हो जाते हैं।

यदि एप्रोचिंग ऑब्जेक्ट पॉजिटिवली चार्ज होता है, तो फ्री मूविंग इलेक्ट्रान इसकी ओर झुके रहते हैं।

यह पिंजरे की बाकी सामग्री को नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों से अपेक्षाकृत रहित बनाता है, जिससे यह एक सकारात्मक आवेश देता है। यदि आवर्ती वस्तु को ऋणात्मक रूप से आवेशित किया जाता है, तो विपरीत उत्पन्न होती है और इलेक्ट्रॉनों को निरस्त किया जाता है लेकिन शुद्ध प्रभाव समान होता है, बस उल्टा होता है।

इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन कहा जाता है और यह बाहरी वस्तु के विपरीत विद्युत क्षेत्र बनाता है।

यह प्रक्रिया पूरे पिंजरे में बाहरी विद्युत क्षेत्र को प्रभावी ढंग से रद्द कर देती है। यह इस घटना है जो बाहरी विद्युत क्षेत्र से पिंजरे के इंटीरियर को इन्सुलेट करता है।

फैराडे पिंजरों के लिए क्या उपयोग किया जाता है?

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं कि ये पिंजरे विभिन्न अनुप्रयोगों में बहुत आसान हैं। यह संभावना है कि आप वास्तव में एक बहुत हाल ही में हैं।

सबसे प्रसिद्ध उदाहरण ऑटोमोबाइल और हवाई जहाज हैं। विमान के दोनों और कार के फ्यूजेस अपने रहने वालों के लिए फैराडे केज के रूप में कार्य करते हैं।

कारों के लिए कम, जबकि हवा में लाइटिंग हमले काफी सामान्य घटना है। विमानों के लिए धन्यवाद एल्यूमीनियम बाहरी, जब ऐसा होता है दोनों विमानों नाजुक एवियोनिक्स और अनमोल यात्रियों को पूरी तरह से असुरक्षित छोड़ दिया जाता है।

अविश्वसनीय रूप से उपयुक्त रूप से, MRI स्कैनिंग कमरे फैराडे के प्रसिद्ध 1836 प्रयोग की प्रभावी नकल कर रहे हैं। बाहरी रेडियो फ़्रीक्वेंसी सिग्नल्स को MRI मशीन से डेटा में जोड़े जाने से रोकने के लिए उन्हें इस तरह बनाया जाना चाहिए।

यदि उन्हें कमरे में घुसने की अनुमति दी जाती है, तो यह परिणामस्वरूप छवियों को गंभीरता से प्रभावित कर सकता है। इसके बावजूद ऑपरेटरों को आमतौर पर इस घटना में आरएफ हस्तक्षेप का पता लगाने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है कि फैराडे केज क्षतिग्रस्त है।

माइक्रोवेव ओवन फैराडे केज के रोजमर्रा के उपयोग का एक और उल्लेखनीय उदाहरण है। हालांकि, अन्य अनुप्रयोगों के विपरीत, उन्हें रिवर्स में काम करने और माइक्रोवेव विकिरण को ओवन के भीतर रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

आप वास्तव में माइक्रोवेव ओवन की पारदर्शी खिड़की पर पिंजरे का हिस्सा देख सकते हैं।

कई इमारतों में भी आकस्मिक फैराडे पिंजरे हैं, क्योंकि यह निकला है। धातु rebar या वायर मेष का बड़ा उपयोग वायरलेस इंटरनेट नेटवर्क और सेलफोन संकेतों के साथ कहर बरपा सकता है।

फैराडे पिंजरों का एक और दिलचस्प अनुप्रयोग सैन्य और अन्य संगठनों द्वारा उपयोग किया जाता है। फैराडे पिंजरों का उपयोग अक्सर महत्वपूर्ण आईटी और अन्य विद्युत उपकरणों को ईएमपी हमलों और बिजली के हमलों से बचाने के लिए किया जाता है।

वे व्यापक रूप से उन स्थितियों में भी उपयोग किए जाते हैं जहां ईव्सड्रॉपिंग उपकरणों को अवरुद्ध करने की आवश्यकता होती है। राजनेता और अन्य उच्च-स्तरीय बैठकें अक्सर विशेष फैराडे पिंजरे डिजाइन ढाल वाले कमरों में संवेदनशील मामलों पर चर्चा करने का विकल्प चुनती हैं।

क्या फैराडे केज 100% प्रभावी हैं?

फैराडे पिंजरे की प्रभावशीलता पिंजरों के डिजाइन, आकार और निर्माण सामग्री की पसंद से परिभाषित होती है। यदि एक मेष-प्रकार के निर्माण के दौरान, वे अपने अंदरूनी हिस्से को ढाल देंगे यदि कंडक्टर पर्याप्त मोटा हो और मेष में छेद प्रश्न में विकिरण की तरंग दैर्ध्य से छोटा हो।

फिर भी फैराडे पिंजरों और ढाल के रूप में अद्भुत हैं, वे एकदम सही हैं। वे, पूरे पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगों से 100% इन्सुलेशन प्रदान नहीं करते हैं।

जब तक रेडियो तरंगों की तरह तरंग दैर्ध्य, पिंजरे द्वारा भारी रूप से क्षीणन या अवरुद्ध हो जाते हैं, एचएफ आरएफआईडी जैसे निकट-क्षेत्र उच्च-संचालित आवृत्ति प्रसारण आमतौर पर ढाल को भेदने में सक्षम होते हैं।

कहा जा रहा है कि, ठोस पिंजरे निर्माण, जाल रूपों के विरोध के रूप में, आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में बेहतर परिरक्षण प्रदान करते हैं।

माइक्रोवेव ओवन इस तथ्य का एक प्रमुख उदाहरण है कि फैराडे पिंजरे ईएम ढाल के रूप में 100% प्रभावी नहीं हैं। अधिकांश डिवाइस से लीक होने से सभी माइक्रोवेव विकिरण को अवरुद्ध नहीं करते हैं।

लेकिन यह वास्तव में चिंतित होने के लिए कुछ भी नहीं है। न केवल विकिरण आयनिंग नहीं है, बल्कि सामान्य बिक्री के लिए जारी होने से पहले माइक्रोवेव ओवन व्यापक परीक्षण से गुजरता है।

एफडीए, उदाहरण के लिए, माइक्रोवेव ओवन से थोड़ी मात्रा में रिसाव की अनुमति देता है। यह वर्तमान में सेट है 5 mW / सेमी 2.


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