Stel dat terroristen erin slagen een EMP in het midden van de Verenigde Staten tot ontploffing te brengen. Het bereik is lang genoeg om de polsslag te laten raken en alle onbeschermde hardware effectief onbruikbaar te maken.
Laten we aannemen dat dit een toevallige koper is en besluit het gewoon in aluminiumfolie te wikkelen. Wat betreft de sterkte van de polsslag, laten we de gemiddelde sterkte van de EMP hebben die wordt gegenereerd door een standaard grootte kernbom.
Een E1-soort EMP zou bijvoorbeeld een puls kunnen creëren met een sterkte tot 1 MeV (miljoen elektronvolt).
Achtergrondinformatie : afhankelijk van de grootte van de openingen in de kooi, kan een kooi van Faraday een voorwerp erin beschermen tegen straling overal het spectrum. Als het object de kooi niet raakt, wordt het object bedekt. *
Kan een kooi van Faraday elektronica beschermen tegen een EMP ? Kan een sterkere EMP de elektronica in de kooi nog steeds beschadigen?
Reacties
- hangt af van de golfvorm van de puls ' s, evenals de frequentie en de intensiteit van de puls. ook de dikte van f de kooi is hierbij belangrijk. Maak de vraag specifieker door een aantal cijfers of schattingen in te voeren. .
- En beschrijf hoe een terroristische groepering (1) een bom krijgt, en (2) deze hoog genoeg krijgt zodat EMP een echte zorg zou zijn (hint – een Cessna won ' niet).
- Negeer het HOE. Ik ' ben nieuwsgieriger naar de fysica erachter.
- @JonCuster I ' heb gestemd om je reactie te sluiten als off-topic. Heb je geprobeerd het te plaatsen op de terror stackexhange?
- Als je het hebt over een " kooi " in termen door het in geleidend materiaal te wikkelen, heeft deze vraag een gedeeltelijk antwoord physics.stackexchange.com/questions/160137/…
Answer
Het hangt allemaal af van uw constructie van de kooi van Faraday … voor een voldoende goed geconstrueerde kooi (meerlagig, continu, RF-pakkingen op alle naden) het antwoord is “ja”. Het is veel gemakkelijker om nog eens 3 dB isolatie toe te voegen dan het vermogen van je EMP-genererende apparaat te verdubbelen.
Stel je voor dat je een kooi hebt die slechts 3 dB afscherming biedt. Als je die kooi in een andere kooi, je hebt 6 dB. En zo gaat het verder. Dit is een geval waarin voldoende isolatie inderdaad mogelijk is (ervan uitgaande dat je ver genoeg van de explosie bent verwijderd dat het schild niet mechanisch wordt aangetast).
Opmerkingen
- Hoe sterk moet de polsslag zijn om een reëel risico te lopen dat de kooi smelt? Of zou dit nooit gebeuren?
- Het is onwaarschijnlijk dat de elektromagnetische puls voldoende energiek is om de kooi te laten smelten – maar de hitte van de explosie die de puls veroorzaakte, zou …
- Wat ik mean is zoiets als, " Hoe sterk zou het moeten zijn zodat de stroom in de kooi van Faraday sterk genoeg zou zijn om het te smelten "
- Het korte antwoord – " belachelijk sterk ". Kijk hoe inductieverhitters werken: ze veroorzaken wervelstromen die het doelmateriaal verwarmen. Wervelstromen hebben $ \ frac {dB} {dt} $ nodig – als het ' een enkele puls is, is de manier om de stroom te verhogen ofwel de B te verhogen, ofwel de tijd te verkorten. Maar hoe korter de tijd, hoe minder vermogen er verloren gaat. Met een polsslag zou het nooit kunnen werken. Je zou een continu RF-signaal met een hoog vermogen nodig hebben (zelfs dan zou het waanzinnig moeilijk zijn. Binnen MR-systemen hebben ze echt sterke en snel veranderende magnetische gradiënten en veel wervelstromen – maar niets smelt).
- De " hitte van de explosie " won ' geen probleem. Een EMP-apparaat moet worden geëxplodeerd in de exosfeer. Tenzij het ' een echt gigantische bom is, zal het ' gewoon te ver weg zijn (te hoog in de lucht) om geen directe straling te schaden objecten op ground zero.
Answer
Als je je elektronica in aluminium keukenfolie wikkelt, dan is de juiste vergelijking voor de transmissiefactor van het elektrische veld, die rekening houdt met reflectie van de folie en verzwakking in de folie is $$ \ frac {E_t} {E_i} \ simeq 4 \ frac {\ eta _ {\ rm Al}} {\ eta_0} \ exp (-t / \ delta) = 0.47 \ omega ^ {- 1/2} \ exp (-22 \ omega ^ {1/2} t), $$ waar $ t $ de foliedikte is en $ \ omega $ de “frequentie” van de EM-straling (zie kooi van Faraday in het echte leven ). De uitgezonden vermogensfractie zou het kwadraat hiervan zijn.
Typische foil heeft $ t \ sim 3 \ maal 10 ^ {- 5} $ m en de laagste frequenties hebben de hoogste transmissiefactoren. Volgens dit uitgebreide rapport is een E1 HEMP minder belangrijk dan blikseminslagen voor frequenties onder 1 MHz. Bij 1 MHz ($ \ omega \ sim 6 \ maal 10 ^ 6 $ Hz) geeft de bovenstaande formule een transmissiefactor van $ 3 \ maal 10 ^ {- 5} $. Gegeven een typische HEMP E-veldpiek van ongeveer 50.000 V / m (zelfde rapport), dan is deze hoeveelheid verzwakking voldoende om het signaal te reduceren tot dat typisch van een sterk FM-radiostation.
Dus mijn conclusie is dat aluminiumfolie uw telefoon zou beschermen tegen een EMP. Het is echter simpelweg niet praktisch of mogelijk om alle elektronische en elektronische apparaten volledig te omsluiten (ze hebben bijvoorbeeld vaak kabels nodig die naar binnen of naar buiten moeten of een soort opening, waardoor ze kwetsbaar zijn).