Wenn Sie im Internet nach Faradayschen Käfigen suchen, finden Sie viele Informationen zur Verwendung hausgemachter Käfige, um Radios während der Lagerung vor EMP-Schäden zu schützen. A. Viele dieser Informationen sind entweder widersprüchlich oder werden nicht durch zufriedenstellende Erklärungen gestützt.
Es ist nicht meine Absicht, über die Nützlichkeit der Lagerung von Ausrüstung in Faradayschen Käfigen zu diskutieren. Es gibt nicht viele Atomkriege oder Blitzeinschläge dort, wo ich wohne, so dass die Chancen wirklich gut stehen, dass ich mir darüber keine Sorgen machen muss. Aber ich bin neugierig auf die Betriebstheorie und praktische Designüberlegungen.
So wie ich es verstehe, Radio Wellen können nicht in einen Raum eindringen, der vollständig von einer ausreichenden Dicke leitfähigen Materials umschlossen ist. Die Funkwellen induzieren einen Strom im Leiter, der dazu führt, dass die Energie als Mischung aus Funkwellen und Wärme wieder freigesetzt wird ? Was verhindert, dass die Radiowellen in das Innere des Behälters gelangen? (Ich vermute, es hängt mit dem Hauteffekt zusammen t.) Ist es für eine Elektronik im Käfig wichtig, ob sie in physischem Kontakt mit dem Käfig steht?
Ist ein DIY-Faraday-Käfig so einfach wie die Verwendung eines Metallkoffers oder einer mit Folie umwickelten Schachtel oder Gibt es mehr als das?
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- Ich bezweifle, dass mein IC-765 mit entferntem Netzkabel und allen ausgesteckten Kabeln wäre von einem EMP betroffen. Kein Faradayscher Käfig erforderlich.
Antwort
Faradaysche Käfige blockieren EMP auf die gleiche Weise wie alle anderen Zeit- unterschiedliche elektromagnetische Felder. Der einzige Unterschied zwischen dem Blockieren von EMP und dem Blockieren einer normalen Funkübertragung besteht darin, dass das EMP um viele Größenordnungen stärker ist.
Ein Faradayscher Käfig funktioniert, weil Metalle aus einem „Meer“ mobiler Elektronen unter den Protonen im Atom bestehen Kerne. Das heißt, Metalle sind gute Leiter. Wenn sich ein elektromagnetisches Feld dem Metall nähert, werden die mobilen Elektronen an den Stellen angezogen, an denen das elektrische Potential höher ist, und hinterlassen überschüssige Protonen, an denen das elektrische Potential niedriger ist.
Die mobilen Elektronen tun dies, weil sie suchen Die Anordnung mit dem niedrigsten Potential, genau wie ein Felsbrocken einen Hügel hinunter rollt oder Wasser in einem Gefäß in irgendeiner Form in Richtung Niveau tendiert.
In dem Maße, in dem der Faradaysche Käfig aus einem perfekten Leiter besteht, werden die Elektronen Ordnen Sie sich so um, dass sich die Umverteilung der Elektronen und das externe Feld genau aufheben, sodass sich das elektromagnetische Feld im Käfig nicht ändert. Dabei geht keine Energie verloren.
Diese Animation übertreibt absurd die Entfernung, die die Elektronen zurücklegen (in der Praxis bewegen sie sich kaum, denn wenn die Protonen so allein gelassen würden, würde sich die Box in einzelne Atome zerreißen ), aber es macht einen fairen Job, um die Idee zu vermitteln:
In der Praxis sind Metalle keine perfekten Leiter, so dass ein wenig Energie durch Widerstand verloren geht und in Wärme umgewandelt wird. Die Elektronen können das Feld nicht perfekt aufheben, sodass ein Teil der elektromagnetischen Welle in das Innere gelangt Der Käfig, also sagen wir einfach, der Faradaysche Käfig schwächt das äußere Feld ab.
Der Hauteffekt begrenzt zwar die Ströme auf die Außenfläche des Metalls, aber das ist nicht wirklich notwendig, um zu erklären, wie ein Faradayscher Käfig ist funktioniert. Bedenken Sie: Faradaysche Käfige blockieren auch wirksam statische elektrische Felder, bei denen kein Hauteffekt auftritt. Das Isolieren des geschützten Inhalts vom Käfig ist wahrscheinlich immer noch eine gute Idee, wenn die höchste Dämpfung erforderlich ist.
Es ist wichtig, dass der Käfig eine durchgehende leitende Abschirmung bildet, die das zu schützende Gerät vollständig umschließt. Wenn Sie beispielsweise einen Schlitz in einen Faradayschen Käfig schneiden, wird dieser unwirksam, wenn dieser Schlitz einen nennenswerten Bruchteil der Wellenlänge aufweist. Dies liegt daran, dass der Schlitz eine Barriere für die Bewegung der Elektronen darstellt und folglich das mit den mobilen Elektronen verbundene elektrische Feld um den Schlitz „fließen“ muss, so dass er das externe Feld nicht mehr aufheben kann. Eine Schlitzantenne nutzt diesen Effekt, um einen Wellenleiter (der sich nicht so stark von einem Faradayschen Käfig von innen nach außen unterscheidet) zum Strahlen zu bringen.
Für Aus diesem Grund funktionieren Metallboxen mit Deckel nicht immer als Faradayscher Käfig, da der Deckel häufig keinen guten elektrischen Kontakt mit dem Rest der Box hat.
Folie funktioniert einwandfrei, solange Vorsicht geboten ist und an allen Nähten einen guten elektrischen Kontakt herzustellen. Und die Dünnheit der Folie bedeutet weniger Dämpfung, aber abhängig von der Leistung des EMP und der Empfindlichkeit des Inhalts ist dies möglicherweise ausreichend.
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- Es kann erwähnenswert sein, dass die Länge des Steckplatzes wichtig ist, nicht nur die Breite des Steckplatzes. Ich habe hier eine gute Demonstration dieser Tatsache gefunden: youtu.be / uYWhTMmv6bs Ein Mülleimer aus verzinktem Stahl mit dicht schließendem Licht dämpft ein 500-MHz-Signal um 18 dB. Nach dem Anbringen eines Folien-HLK-Klebebands über dem kleinen Spalt zwischen der Dose und dem Deckel erhöhte sich die Dämpfung auf 40 dB.