Cara Membangun Kandang Faraday

Isi

• Faraday Cage
• Kiat
• Faraday Cage DIY
• Wifi Faraday Cage
• Aplikasi Sangkar Faraday
• Fisika Kandang Faraday
• Rumah Kandang Faraday
• Sangkar Faraday untuk Sejarah Generator

Listrik bisa berbahaya, tetapi mengambil tindakan pencegahan keamanan yang tepat dapat membuat Anda mempelajari bagaimana aliran muatan, bagaimana medan listrik terjadi dan bagaimana fenomena lain dalam fungsi listrik.

Sejak awal listrik dalam fisika, para ilmuwan telah menggunakan peralatan untuk melindungi diri mereka dari bahaya ketika melakukan eksperimen. Pengetahuan ini akan menciptakan kandang Faraday sebagai metode untuk mencegah orang terluka oleh listrik.

Faraday Cage

Kiat

Ketika medan listrik eksternal bersentuhan dengan kandang, kandang menghasilkan medan listrik yang sama seolah-olah muatan ditempatkan di dalam. Permukaan dinetralkan dengan muatan berlebih mengalir ke tanah jika kandang dibumikan. Ini mencegah tegangan terbentuk di sisi lain sangkar sehingga medan tidak melewati material. Muatan didistribusikan kembali di sisi lain material sebagai muatan elektrostatik diinduksi di permukaan.

Faraday Cage DIY

Metode membangun sangkar Faraday ini membutuhkan lembaran logam dari tembaga atau aluminium, plester, gunting, kardus atau wadah bahan serupa dan balon untuk menguji apakah sangkar itu berfungsi. Bahan yang paling berhasil adalah aluminium, tembaga atau kawat ayam untuk kandang ayam kawat Faraday. Kandang Faraday membutuhkan banyak kontak antara komponen logam sehingga desain mesh dapat bekerja dengan baik.

Bentuk wadah menjadi perisai Faraday atau sangkar dengan mengubahnya menjadi, misalnya, sebuah kotak yang dapat melindungi Anda dari lingkungan Anda. Bungkus kertas timah atau lembaran logam di sekitar wadah. Pastikan sangkar memiliki banyak kontak di antara lembaran logam.

Potong layar sehingga Anda bisa melihat bagian luar dari dalam sangkar. Pastikan lubangnya lebih kecil dari panjang gelombang radiasi elektromagnetik yang ingin Anda blokir masuk.

Beberapa petunjuk umum adalah:

Wifi Faraday Cage

Coba gunakan ponsel Anda di dalam sangkar. Apakah ia menerima atau mengirim sinyal wifi? Anda masih harus mendapatkan jumlah wifi yang lebih lemah karena kandang Faraday dapat menipiskan frekuensi ponsel, tetapi tidak sepenuhnya menghentikannya.

Gelombang radio yang digunakan ponsel memiliki frekuensi yang cukup kecil untuk bocor melalui lubang kecil di kandang sehingga Anda perlu menyolder atau mengelas celah kecil di kandang Faraday untuk bertindak melawannya.

Aplikasi Sangkar Faraday

Kimiawan menggunakan kandang Faraday untuk mengurangi kebisingan dari sumber eksternal sambil melakukan pengukuran yang tepat. Peneliti forensik digital menggunakan tas Faraday, sangkar Faraday yang terbuat dari kain logam yang fleksibel, untuk mencegah penghapusan dari jarak jauh dan perubahan bukti kriminal.

Kandang Faraday memberikan keamanan bagi komputer untuk menggagalkan tindakan seperti memata-matai. Mobil dan pesawat pada dasarnya bertindak sebagai sangkar Faraday dengan menjaga agar penumpang tidak bersentuhan dengan muatan listrik yang berbahaya.

Kandang Faraday juga digunakan untuk mencegah pemancar radio mengganggu peralatan lain dan melindungi individu dan benda dari arus sambaran dan luapan petir. Peralatan rumah tangga juga menggunakannya. Gelombang mikro memiliki perisai untuk mencegah gelombang keluar dari interiornya sementara kabel TV mengurangi interferensi elektromagnetik eksternal untuk membuat gambar.

Konduktivitas logam yang berbeda dapat memengaruhi cara kandang Faraday mencegah masuknya medan listrik. Tembaga adalah yang paling efektif, digunakan di rumah sakit fasilitas MRI dan peralatan komputer, yang dapat dibentuk menjadi kuningan dan paduan perunggu fosfor untuk tujuan yang lebih spesifik.

Aluminium adalah bahan yang baik juga karena kuat untuk berat dan memiliki konduktivitas yang tinggi, tetapi dapat berkarat dari waktu ke waktu dan tidak disolder dengan baik. Fitur lain dalam mendesain kandang Faraday termasuk harga, korosi, ketebalan, kelenturan, frekuensi yang diblokir dan bagaimana bahan itu sendiri dapat dibentuk menjadi kandang.

Fisika Kandang Faraday

••• Syed Hussain Ather

Kandang Faraday melindungi bagian dalamnya dari medan listrik, medan gaya yang mengelilingi partikel bermuatan seperti proton atau elektron. Hukum Coulomb dapat digunakan untuk menggambarkan gaya listrik E sebagai E = e₁ e₂/ 4πε₀r² di mana _r adalah jari-jari antara partikel bermuatan, ε₀ adalah jumlah konstan dari vakum vakum 8,854 × 10⁻¹² F⋅m⁻¹ dan _e₁ e₂ adalah muatan partikel.

Saat berada di dalam kandang, listrik apa pun yang bersentuhan dengan permukaan luar dapat diukur menggunakan rumus ini. Bidang bersih di dalam kandang tetap nol, melindungi apa pun yang ada di dalam kandang.

Muatan dalam konduktor, seperti bahan konduksi dari kandang Faraday, pada kesetimbangan harus terpisah sejauh mungkin sehingga muatan tetap berada di permukaan. Ini membuat medan listrik dalam nol. Jika Anda membawa benda bermuatan positif ke luar kandang, elektron pada permukaan bagian dalam akan menumpuk di sekitarnya untuk membatalkannya.

Rumah Kandang Faraday

Jika Anda membayangkan diri Anda berada di rumah sangkar Faraday, Anda bisa menggunakan bahan yang berbeda untuk melindungi diri dari gangguan elektromagnetik.

Tembaga adalah elemen yang paling dapat diandalkan untuk aplikasi magnetic resonance imaging (MRI) dalam kedokteran untuk melindungi orang dari bahaya radiasi elektromagnetik. Juga mudah untuk digabungkan dengan elemen lain untuk membuat paduan seperti kuningan, perunggu fosfor dan tembaga berilium yang memiliki nilai konduktivitas yang lebih tinggi.

Baja berlapis pra-timah adalah bahan yang hemat biaya yang menghalangi frekuensi masuk yang lebih rendah. Baja karbon adalah pilihan ideal lain yang dapat memblokir frekuensi yang tidak dapat ditemukan oleh paduan dan elemen lainnya. Bahan-bahan ini sering datang dengan pelapisan timah untuk mencegah mereka berkarat.

Paduan tembaga dikenal mampu menahan korosi. Aluminium adalah pilihan ideal lain yang, sementara Anda perlu memeriksa sifat korosi dan oksidasi galvaniknya, dapat melayani berbagai aplikasi karena rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik dan konduktivitas yang tinggi.

Sangkar Faraday untuk Sejarah Generator

••• Syed Hussain Ather

Pada tahun 1836, fisikawan Michael Faraday mengamati sebuah konduktor bermuatan akan menyimpan muatan berlebih di dalam material itu sendiri, bukan di dalam rongga yang dilampirkan oleh konduktor. Dia melapisi ruangan dengan kertas logam. Dengan generator elektrostatik di luar, ia melihat tidak ada muatan di dalam menurut elektroskopnya, alat yang digunakan untuk mengukur muatan listrik. Dia menggunakannya untuk membangun kandang Faraday untuk generator ini.

Tujuh tahun kemudian Faraday menunjukkan muatan tetap di permukaan konduktor untuk permukaan logam. Menggunakan ember logam dengan es, ia menunjukkan muatan listrik di dalam selubung konduktor menciptakan muatan di permukaan bagian dalam selubung. Muatan tidak mempengaruhi volume interior shell. Menggunakan elektroskop untuk mengukur muatan listrik, percobaannya akan menjadi eksperimen kuantitatif pertama pada muatan listrik.