ما هو فاراداي قفص؟

بالعربي/ كيف يعمل قفص فاراداي ولماذا نستخدمها؟

قفص فاراداي عبارة عن غلاف وقائي يمنع أنواعًا معينة من الإشعاع الكهرومغناطيسي من الدخول أو الخروج ، وفقًا لمختبر المجال المغناطيسي بجامعة ولاية فلوريدا . تم اختراع القفص لأول مرة في القرن التاسع عشر ، وله عدد من الاستخدامات العملية – وبعض التطبيقات الممتعة أيضًا.

نحن نستخدم أقفاص فاراداي بشكل منتظم إلى حد ما في أماكن مثل المستشفيات وحتى في مطبخك. بعض أقفاص فاراداي أفضل من غيرها ، لكنها جميعًا تتبع نفس المبادئ.

إليك ما هو بالضبط قفص فاراداي ، وكيف يعمل ، وكيف نستخدمه في الحياة اليومية.

كيف يعمل قفص فاراداي؟

قفص فاراداي هو في الأساس حاوية ، أو درع ، يحجب الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، مثل موجات الراديو والميكروويف ، وفقًا لجامعة ولاية فلوريدا.

إنه يعمل على مبدأ أنه عندما يصطدم مجال كهرومغناطيسي بشيء يمكنه توصيل الكهرباء ، تظل الشحنات على الجزء الخارجي للموصل بدلاً من السفر إلى الداخل.

من الناحية العملية ، هذا يعني أن القفص المصنوع من مادة يمكنها توصيل الكهرباء سيمنع بعض الإشعاع الكهرومغناطيسي من المرور. ينطبق هذا على كل من الحقول الكهربائية الثابتة أو الساكنة ، والمجالات الكهربائية المتغيرة أو غير الساكنة.

من الذي اخترع قفص فاراداي؟

اخترع العالم البريطاني مايكل فاراداي – المعروف أيضًا بقانون فاراداي للتحريض – قفص فاراداي في القرن التاسع عشر ، بناءً على عمل العالم الأمريكي بنجامين فرانكلين في القرن الماضي. 

في عام 1755 ، أدرك فرانكلين أنه عندما أنزل كرة من الفلين على خيط حريري في علبة معدنية ، مع وجود شحنة كهربائية تمر عبرها ، لم تكن كرة الفلين مكهربة عند إنزالها في قاع العلبة ، وفقًا للأرشيف الوطني .

في وقت لاحق ، في يناير 1836 ، انتقل فاراداي إلى المسرح في المعهد الملكي في لندن ، حيث كان يعمل في الطابق السفلي ، حسبما ذكرت صحيفة الغارديان . داخل المسرح ، بنى مكعبًا طوله 12 قدمًا بإطار خشبي على أربع دعامات زجاجية. قام بتبطين جدران المكعب الورقية برقائق معدنية. وبعد ذلك ، على ما يبدو ، صعد إلى الداخل ، واستخدم مولدًا إلكتروستاتيكيًا لتفجير الغرفة بالكهرباء ، وكاد يعيش هناك لمدة يومين. داخل الصندوق ، اكتشف فاراداي ما كان يشتبه به طوال الوقت – أن الكهرباء هي قوة وليست مادة سائلة تتدفق عبر الأسلاك مثل الماء عبر أنبوب ، كما كان يعتقد في ذلك الوقت ، وفقًا لما ذكرته المؤسسة الملكية .

داخل “القفص” ، لم يرصد المكشاف الكهربائي فاراداي أي كهرباء ؛ فقط الرقائق المعدنية المحيطة بالغرفة هي التي توصل الكهرباء ، مما يدل على مفهوم قفص فاراداي ، وفقًا لجامعة ولاية فلوريدا.

مم تصنع أقفاص فاراداي؟

يمكن صنع قفص فاراداي من أي مادة يمكنها توصيل الكهرباء. يمكن أن تكون شبكة سلكية أو صفائح معدنية أو لفائف من الأسلاك.

يمكن أن تكون بأي شكل ، مثل صندوق أو كرة أو أسطوانة ، وأي حجم ، من صغيرة للغاية إلى كبيرة للغاية. يمكن لشيء بسيط مثل رقائق الألومنيوم أن يوفر الجزء الخارجي من القفص ، وفقًا لجامعة ولاية فلوريدا.

يمكن أن يكون الغطاء الخارجي ، أو الموصل ، رقيقًا للغاية ، مثل الرقائق ، ولكن جعله أكثر سمكًا سيوفر حماية إضافية من المجالات الكهربائية الأكثر قوة.

ما هي بعض الأمثلة لأقفاص فاراداي؟

يمكن أن تكون أقفاص فاراداي معقدة نوعًا ما أو بسيطة للغاية ؛ يمكن أن تتراوح من حجم صندوق الأحذية إلى حجم المبنى بأكمله. لف هاتفك بالبلاستيك ثم أحاط به بورق الألمنيوم ، على سبيل المثال ، وهذا هو قفص فاراداي المؤقت.

إذا كان لديك ميكروويف في مطبخك ، فهذا في حد ذاته شكل من أشكال قفص فاراداي ، مما يجعل الموجات الدقيقة محاصرة داخل الجهاز حتى تسخن طعامك ولا تفلت منه ، وفقًا لمجلة Physics Education .

على نطاق أوسع ، تستخدم ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في الإعدادات الطبية أقفاص فاراداي لمنع إشارات الراديو من دخول الغرفة والتدخل في المعدات ، وفقًا لمصنعي أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي EEP .0

هل السيارة قفص فاراداي؟

نوعا ما. إذا ضرب البرق سيارتك ، فمن المحتمل أن يبقيك الجزء الخارجي للسيارة في مأمن من الشحنات الكهربائية المعنية حيث يمكن أن يوصل الجزء الخارجي للسيارة الكهرباء.

تسمح الإطارات المطاطية للسيارة للكهرباء الناتجة عن الصواعق بالمرور إلى الأرض ، مما يؤدي إلى إزالة الشحنة من السيارة ، وفقًا لموسوعة بريتانيكا .

السيارات ، مع ذلك ، ليست أمثلة مثالية لأقفاص فاراداي. إذا كنت تلمس أي معدن متصل بالجزء الخارجي من السيارة عند حدوث البرق ، فقد تكون النتائج خطيرة للغاية. لا يزال بإمكانك أيضًا الحصول على إشارة على هاتفك أثناء وجودك داخل السيارة ، على سبيل المثال ، مما يعني أن بعض الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يدخل ويخرج.

هل يجب تأريض قفص فاراداي؟

إن تأريض قفص فاراداي – أي توفير وسيلة لخروج الشحنة الكهربائية من الخارج – مهم من حيث السلامة ، ولكن ليس من الضروري تشغيل قفص فاراداي.

بدون التأريض ، ستبقى الشحنة الكهربائية في الجزء الخارجي من قفص فاراداي. إذا لمسته ، فقد يسمح هذا للشحنة بالمرور إليك ، وهو أمر خطير للغاية.

يوفر تأريض القفص وسيلة لخروج الشحنة. يمكن أن يكون هذا على شكل سلك لسحب الشحنة بعيدًا ، أو شيء بسيط مثل إطارات سيارة متصلة بالطريق.

هل أقفاص فاراداي غير قانونية؟

ليس حقيقيا. بالنسبة للجزء الأكبر فهي جيدة ، ويمكن رؤيتها مستخدمة في مجموعة متنوعة من الإعدادات المختلفة كما أوضحنا سابقًا.

ومع ذلك ، تحظر بعض البلدان مثل المملكة المتحدة استخدام أجهزة التشويش لحظر الإشارات ، مثل الواردة من الهاتف. في حين أن أقفاص فاراداي قانونية من الناحية الفنية ، إلا أن استخدامها في مثل هذا السيناريو قد يكون موضع تساؤل ، وفقًا لمكتب الاتصالات البريطاني (Ofcom) . 

في عام 2016 ، على سبيل المثال ، استخدم شريط في المملكة المتحدة قفص فاراداي لمنع إشارات الهاتف المحمول لمنع العملاء من النظر إلى هواتفهم ؛ أفادت NPR أنهم قاموا بإنشاء قفص فاراداي عن طريق تثبيت شبكة سلكية نحاسية في سقف العارضة ورقائق معدنية في الجدران .

هل أقفاص فاراداي تمنع الواي فاي؟

نعم ، إذا قمت بإحاطة جهاز توجيه الإنترنت الخاص بك بقفص فاراداي ، فلن يكون قادرًا على نقل الإشعاع الكهرومغناطيسي في الخارج ، مما يمنع وصولك إلى الإنترنت ، وفقًا لـ Popular Mechanics .

على الرغم من أنها قد تكون تجربة مثيرة للاهتمام ، إلا أنه لا يوجد سبب عملي للرغبة في القيام بذلك – ما لم تكن ، مثل شريط معين ، تريد ببساطة أن يتوقف الأشخاص في منزلك عن استخدام هواتفهم.

هل سيحمي قفص فاراداي من النبض الكهرومغناطيسي؟

النبضة الكهرومغناطيسية (EMP) هي سلاح مصمم لتحييد المعدات الإلكترونية باستخدام مجال كهربائي قوي لإنشاء دوائر قصيرة في هذه المعدات ، وفقًا لوزارة الصحة بولاية واشنطن .

سيكون قفص فاراداي قادرًا على منع مثل هذا الهجوم. ومع ذلك ، نظرًا لقوة المجال الكهربائي المتضمن في النبضات الكهرومغناطيسية ، يجب أن يكون مثل هذا القفص محكمًا للماء قدر الإمكان مع جوانب سميكة موصلة ولا توجد ثقوب يمكن أن تسمح بشحنة بالداخل.

بينما يمكن أن تكون النبضات الكهرومغناطيسية نتيجة للأسلحة ، فإن الأحداث الطبيعية مثل التوهجات الشمسية من شمسنا يمكن أن تولدها أيضًا ، مما يجعل أقفاص فاراداي أداة مفيدة محتملة في حمايتنا من مثل هذه الحوادث.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com