Klatka Faraday'a

Każdemu się kiedyś zdarzyło usłyszeć telefon komórkowy dzwoniący w najbardziej nieodpowiednim momencie. Nie tak łatwo temu zapobiec. No chyba, że ma się tak zwaną klatkę Faradaya.

Klatka Faraday'a to taki zamknięty ekran sporządzony z drobnej siatki metalowej. Służy do osłonięcia przestrzeni wewnątrz od pól elektrycznych z zewnątrz. NatęAżenie pola elektrycznego wewnątrz klatki Faradaya równe jest zeru. Taką klatkę może być sitko do mąki, przykryte aluminiową folią.

Można to udowodnić. Elektroskop, na przykład z następnego ćwiczenia, umieszczamy w środku klatki. Jeżli klatkę naelektryzujemy silnie na przykład za pomocą zapalacza piezoelektrycznego lub maszyny elektrostatycznej (co możemy pokazać podłączając do zewnętrznej strony siatki drugi elektroskop), listki wewnętrznego elektroskopu ani drgną.

Podobnie, telefon komórkowy wewnątrz klatki nie działa./p>

Ekranujące własności metalowej, zamkniętej klatki wynikają z tzw. Prawa Gaussa. Prawo Gaussa stwierdza, że wielkość strumienia pola elektrycznego E przenikającego przez zamkniętą powierzchnię S jest określona przez sumę ładunków elektrycznych zamkniętych wewnątrz tej powierzchni q :

&Fi; = ∫E·ds = 4 π/ε0 Σqin

Innymi słowy, jeżli w obszarze zamkniętym przez powierzchnię Gaussa nie ma ładunków elektrycznych, to sumaryczny strumień przez tę powierzchnię wynosi zero.

Odwróćmy rozumowanie: ładunki elektryczne, które są na zewnątrz zamkniętej powierzchni, wytwarzają sumaryczny strumień zerowy przez tę powierzchnię. W konsekwencji, pola które mają swe źródła na zewnątrz, nie mogą indukować ładunków wewnątrz klatki Faradaya - radio lub telefon komórkowy milczą.

W rzeczywistości, zmienne pola elektryczne wnikają częściowo przez niedokładnie zamknięte powierzchnie - może się zdarzyć, że telefon komórkowy wewnątrz sitka będzie dzwonił, ale zamknięty w szczelnym metalowym pudełku, już nie powinien.