Se pesquisar na Internet por gaiolas de Faraday, você encontrará muitas informações sobre o uso de gaiolas caseiras para proteger rádios de danos de EMP durante o armazenamento. R muitas dessas informações são contraditórias ou não são apoiadas por explicações satisfatórias.
Não é minha intenção discutir a utilidade de armazenar equipamentos em jaulas de Faraday. Não há muitas guerras nucleares ou relâmpagos onde eu moro, então as chances são realmente boas de que eu não precise me preocupar com isso. Mas, estou curioso sobre a teoria de operação e considerações práticas de design.
Pelo que entendi, rádio as ondas não podem penetrar em um espaço totalmente fechado por uma espessura suficiente de material condutor. As ondas de rádio induzem uma corrente no condutor, o que resulta na energia sendo liberada novamente como uma mistura de ondas de rádio e calor, certo ? O que impede as ondas de rádio de serem liberadas para o interior do contêiner? (Acho que está relacionado ao efeito da pele t.) Faz diferença para os aparelhos eletrônicos dentro da gaiola se eles estão em contato físico com a gaiola?
Uma gaiola de Faraday DIY é tão simples quanto usar uma mala de metal ou uma caixa embrulhada em papel alumínio ou há mais do que isso?
Comentários
- Duvido que meu IC-765 com o cabo de alimentação removido e todos os cabos desconectados estejam afetados por um EMP. Nenhuma gaiola de Faraday necessária.
Resposta
As gaiolas de Faraday bloqueiam o EMP da mesma forma que bloqueiam todas as outras vezes- campos eletromagnéticos variáveis. A única diferença entre bloquear PEM e bloquear uma transmissão de rádio comum é que o PEM é muitas ordens de magnitude mais forte.
Uma gaiola de Faraday funciona porque os metais consistem em um “mar” de elétrons móveis entre os prótons no átomo núcleos. Ou seja, os metais são bons condutores. Quando um campo eletromagnético se aproxima do metal, os elétrons móveis são atraídos para os locais onde o potencial elétrico é maior, deixando para trás o excesso de prótons onde o potencial elétrico é menor.
Os elétrons móveis fazem isso porque procuram o arranjo de potencial mais baixo, assim como uma pedra rola colina abaixo, ou a água em um vaso de qualquer forma tende para o nível.
Na medida em que a gaiola de Faraday é feita de um condutor perfeito, os elétrons se reorganizam de forma que a redistribuição dos elétrons e o campo externo se cancelem exatamente, de forma que não haja alteração no campo eletromagnético dentro da gaiola. Nenhuma energia é perdida no processo.
Esta animação exagera absurdamente a distância que os elétrons viajam (na prática, eles mal se movem, já que se os prótons fossem deixados sozinhos assim a caixa se separaria em átomos individuais ), mas faz um bom trabalho de transmitir a ideia:
Na prática, os metais não são condutores perfeitos, então um pouco de energia é perdida para a resistência e convertida em calor, e os elétrons são incapazes de cancelar perfeitamente o campo, então parte da onda eletromagnética entra a gaiola, então dizemos que a gaiola de Faraday atenua o campo externo.
O efeito de pele realmente limita as correntes para a superfície externa do metal, mas isso não é realmente necessário para explicar como uma gaiola de Faraday funciona. Considere: as gaiolas de Faraday também são eficazes no bloqueio de campos elétricos estáticos, onde o efeito de pele não se aplica. Isolar o conteúdo protegido da gaiola provavelmente ainda é uma boa idéia se a maior atenuação for necessária.
É essencial que a gaiola forme uma blindagem condutiva contínua envolvendo totalmente o dispositivo a ser protegido. Por exemplo, cortar uma fenda em uma gaiola de Faraday a torna ineficaz se essa fenda for uma fração apreciável do comprimento de onda. Isso porque o slot apresenta uma barreira ao movimento dos elétrons e, consequentemente, o campo elétrico associado aos elétrons móveis deve “fluir ao redor” do slot, não podendo mais cancelar o campo externo. Uma antena de slot explora esse efeito para fazer um guia de ondas (que não é tão diferente de uma gaiola de Faraday de dentro para fora) irradiar.
Para por isso, caixas de metal com tampa nem sempre funcionam como uma gaiola de Faraday, pois muitas vezes a tampa não faz um bom contato elétrico com o resto da caixa.
A folha funciona bem, desde que haja cuidado para fazer um bom contato elétrico em todas as costuras. E a finura da folha significa menos atenuação, mas dependendo da potência do EMP e da sensibilidade do conteúdo, talvez seja suficiente.
Comentários
- Vale a pena apontar que o comprimento do slot é importante, não apenas a largura do slot. Encontrei uma boa demonstração desse fato aqui: youtu.be / uYWhTMmv6bs Uma lata de lixo de aço galvanizado com uma luz bem encaixada atenuava um sinal de 500 MHz em 18 dB. Depois de aplicar fita adesiva HVAC sobre o pequeno espaço entre a lata e a tampa, a atenuação aumentou para 40 dB.