Se cerchi gabbie di Faraday in Internet, troverai molte informazioni sulluso di gabbie fatte in casa per proteggere le radio dai danni EMP mentre sono in magazzino. A molte di queste informazioni sono contraddittorie o non sono supportate da spiegazioni soddisfacenti.
Non è mia intenzione discutere lutilità di immagazzinare attrezzature nelle gabbie di Faraday. Non ci sono molte guerre nucleari o fulmini dove vivo, quindi le probabilità sono davvero buone che non devo preoccuparmene. Ma sono curioso della teoria del funzionamento e delle considerazioni pratiche sul design.
A quanto mi risulta, radio le onde non possono penetrare in uno spazio che è completamente racchiuso da uno spessore sufficiente di materiale conduttivo. Le onde radio inducono una corrente nel conduttore, che si traduce nel rilascio di energia come una miscela di onde radio e calore, giusto ? Cosa impedisce alle onde radio di essere rilasciate allinterno del contenitore? (Immagino sia correlato alleffetto cutaneo t.) Ha importanza per i componenti elettronici allinterno della gabbia se sono in contatto fisico con la gabbia?
Una gabbia di Faraday fai-da-te è semplice come usare una valigia di metallo o una scatola rivestita di alluminio, o cè di più?
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- Dubito che il mio IC-765 con il cavo di alimentazione rimosso e tutti i cavi scollegati sarebbe influenzato da un EMP. Nessuna gabbia di Faraday necessaria.
Risposta
Le gabbie di Faraday bloccano lEMP nello stesso modo in cui bloccano tutti gli altri tempi- campi elettromagnetici variabili. Lunica differenza tra il blocco dellEMP e il blocco di una normale trasmissione radio è che lEMP è più forte di molti ordini di grandezza.
Una gabbia di Faraday funziona perché i metalli sono costituiti da un “mare” di elettroni mobili tra i protoni dellatomo nuclei. Cioè, i metalli sono buoni conduttori. Quando un campo elettromagnetico si avvicina al metallo, gli elettroni mobili saranno attratti nei punti in cui il potenziale elettrico è più alto, lasciando dietro di sé protoni in eccesso dove il potenziale elettrico è più basso.
Gli elettroni mobili lo fanno perché cercano la disposizione con il potenziale più basso, proprio come un masso rotola giù da una collina, o lacqua in un vaso di qualsiasi forma tende verso il livello.
Nella misura in cui la gabbia di Faraday è composta da un conduttore perfetto, gli elettroni lo faranno si riorganizzano in modo tale che la ridistribuzione degli elettroni e il campo esterno si annullino esattamente, quindi non vi è alcuna variazione del campo elettromagnetico allinterno della gabbia. Nessuna energia viene persa durante il processo.
Questa animazione esagera assurdamente la distanza percorsa dagli elettroni (in pratica si muovono a malapena, poiché se i protoni venissero lasciati soli in quel modo la scatola si spezzerebbe in singoli atomi ), ma riesce a far passare lidea:
In pratica i metalli non sono conduttori perfetti, quindi un po di energia viene persa per resistenza e convertita in calore, e gli elettroni non sono in grado di annullare perfettamente il campo, quindi parte dellonda elettromagnetica lo fa entrare la gabbia, quindi diciamo solo che la gabbia di Faraday attenua il campo esterno.
Leffetto pelle limita effettivamente le correnti alla superficie esterna del metallo, ma non è proprio necessario spiegare come una gabbia di Faraday lavori. Considera: le gabbie di Faraday sono anche efficaci nel bloccare i campi elettrici statici, dove leffetto pelle non si applica. Isolare il contenuto protetto dalla gabbia è probabilmente ancora una buona idea se è richiesta la massima attenuazione.
È essenziale che la gabbia formi uno schermo conduttivo continuo che racchiuda completamente il dispositivo da proteggere. Ad esempio, tagliare uno slot in una gabbia di Faraday lo rende inefficace se quello slot è una frazione apprezzabile della lunghezza donda. Questo perché lo slot presenta una barriera al moto degli elettroni, e di conseguenza il campo elettrico associato agli elettroni mobili deve “fluire” intorno allo slot, rendendolo non più in grado di annullare il campo esterno. Un slot antenna sfrutta questo effetto per irradiare una guida donda (che non è molto diversa da una gabbia di Faraday rovesciata).
Per per questo motivo, le scatole di metallo con i coperchi non funzionano sempre come una gabbia di Faraday, poiché spesso il coperchio non crea un buon contatto elettrico con il resto della scatola.
La pellicola funziona bene se si presta attenzione per stabilire un buon contatto elettrico su tutte le cuciture. E la sottigliezza della lamina significa meno attenuazione, ma a seconda della potenza dellEMP e della sensibilità del contenuto, forse è sufficiente.
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- Potrebbe valere la pena sottolineare che la lunghezza dello slot è importante, non solo la larghezza dello slot. Ho trovato una buona dimostrazione di questo fatto qui: youtu.be / uYWhTMmv6bs Un bidone della spazzatura in acciaio zincato con una luce a tenuta stagna ha attenuato un segnale a 500 MHz di 18 dB. Dopo aver applicato del nastro adesivo HVAC sul leggero spazio tra la lattina e il coperchio, lattenuazione è aumentata a 40 dB.