قفس فاراده

[Morningstar_Tina]

تئوری: قفس فاراده مبنای تئوری و تجربی وآزمایشگاهی محکمی دارد که بر مبنای قانون gauss تفسیر میگردد که اصلا بنا نداریم در خصوص آن صحبت شود چون همین جوری از الکترومغناطیس یا همان الکترووحشت در هراس هستیم. به طور خلاصه طبق قانون گوس میدان داخل یک هادی صفر است و میدان هر هادی باردار یا جریان دار بیرون آن است پس اگر قفس فاراده را به عنوان یک سطح بسته هادی در نظر بگیریم میدان داخل آن صفر است .

​

جهت گیری: یک سوال مهم این است که آیا این قفس قادر به جذب یا دفع میدانهای الکترومغنا طیسی نیز هست و یا فقط میدانهای الکترواستاتیکی را نگه میدارد ؟ چرا که در این قرن موسوم به قرن ارتباطات ، میدانها و امواج الکترومغناطیس بسیار بیشتر از میدانهای الکترواستاتیکی وجود دارند و شاهد زنده اش اینکه در هرمنزل مسکونی دهک متوسط به بالا به اندازه نفرات غیر نوزاد تلفن همراه وجود دارد و یخچال ها هم مجهز به تلویزیون شده اند !!.

جواب سوال کلیدی فوق این است که خوشبختانه تحت شرایطی قفس فاراده میتواند امواج الکترومغناطیسی را هم به درون قفس راه ندهد و آن شرایط هم به صورت زیر خلاصه میشوند:

- قفس به اندازه کافی ضخیم و محکم باشد

- دریچه های قفس متناسب با طول موج میدانهایی که دفع میکنند ریز باشند به عبارتی اگر میخواهیم امواج با فرکانس های بالا را اجازه ورود به داخل ندهیم بایستی دریچه ها را کوچک و کوچک تر کنیم .

- جنس فلز قفس هم مهم است که بین فلزات مس و فولاد و آلمینیوم بسته به فرکانس و ماهیت امواج ورودی و شرایط دیگر کدامیک را انتخاب کنیم؟.

 

[Morningstar_Tina]

چیزهایی که میتوانند به عنوان قفس فاراده عمل کنند

1- آسانسور ها میتوانند به عنوان قفس عمل کنند و درون کابین امواج ناخواسته مغناطیسی یا استاتیکی مزاحم داخل نمیشود نشون به این نشون که تلفن های دستی هم درون کابین آسانسورها به سختی آنتن میدهند.

2- بعضی نما و روکش های ساختمان که به صورت ترکیبی از فلزات ساخته شده اند و سازه های بتنی

3- سازه های فولادی ساختمانها و درب و پنجره آلمینیومی و فلزی و روکش و نماهای آلمینیومی

4- اتاقک پخت داخل اجاق مایکروویو microwave oven یک قفس فارده است پس خواستید تجهیزاتی را از ورود امواج الکترومغناطیس حفظ کنید میتوانید داخل مایکروفر (البته خاموش )قراردهید .

5- خودروها و هواپیماهای معمولا فلزی نه کامپوزیتی مثل سیناد

البته به علت اینکه ابعاد پنجره های فلزی خوردو خیلی کوچک نیست امواج رادیو و تلفن همراه میتواند وارد شود (از طریق شیشه ها) ولی امواج با فرکانس کمتر یا طول موج بیشتر از طول موج رادیویی قادر به ورود نیستند .یکی از علت های کوچک بودن پنجره های هواپیما غیر از بحث انتقال حرارت همین نقش قفس فارده داشتن آن است.

6- بعضی لباسهای دارای الیاف فلزی کارکنان که نزدیک خطوط فشارقوی کارمیکنند

7- کیف های خرید ساخته شده از فویل های آلمینیمی

8- محفظه تمامی تجهیزات الکترونیکی و کامپیوتری به شرط فلزی بودن

تجهیزات یا اماکنی که معمولا در کشورهای پیشرفته درون قفس فاراده میروند

- اسکنرهای پزشکی MRI

- تجهیزات الکترونیکی که بر اثر بارهای ساکن صدمه میبینندو کارت های رایانه ای

- کابل های کواکسیال که معمولا جهت انتقال دیتا و تصویر استفاده میشوند و شیلد این کابل به خوبی به عنوان قفس فاراده عمل میکند.

- اتاق های تحقیقات محرمانه –اتاق های جنگ –دیسپاچینگ –هدایت موشک و موارد مشابه

- کلاس هایی که در بعضی دانشگاه ها و مدارس موسوم به کلاس امتحانexam room هستند و به خاطر جلوگیری از تقلب به وسیله تلفن همراه کلاس دارای قفس فاراده است.

- استودیوهای پخش برنامه تلویزیونی و رادیویی

 

[Morningstar_Tina]

معیار ها ی عملکرد قفس فاراده

هرچقدر تجهیزات و موجودات داخل قفس در برابر نفوذ امواج با فرکانس یا طول موج های متفاوت ایمن باشند عملکرد قفس بهتر است .

دریچه بندی و ابعاد پنجره mesh screened قفس فاراده نسبت عکس با فرکانس امواج ورودی به آن و یا نسبت مستقیم با طول موج امواج دارند . یعنی هر چه ابعاد پنجره کوچک تر باشد امواج تا فرکانس های بیشتر را دفع میکند این به این معنی است که علاوه بر دفع امواج با فرکانس کم امواج فرکانس بالا را هم دفع میکند.

نمونه ساده آن این است که معمولا درب شیشه ای اجاق های مایکروویو دارای میله های ریز فلزی نیز است.

نکات مهم و کلیدی

1- قفس فاراده از جنس آلمینیم فقط ورود امواج الکترواستاتیک را مانع میشود و امواج الکترومغناطیس از آن رد خواهد شد.

2- همانطور که در بالا بیان شد اسکلت فلزی ساختمانها میتوانند به شرط اینکه به هم کاملا متصل باشند به عنوان قفس فاراده جهت یک رنج از فرکانس های پایین رادیویی عمل کنند خصوصا وقتی سازه ساختمان از اسکلت فلزی H PILE یا همان تیرآهن باشد که حتما سقف ساختمان هم آهن است و کف هم از طریق شناژ و base plate به تیرهای عمودی وصل است بنابر این قفس تشکیل میشود ضمن اینکه سازه های اضافی کار شده در این ساختمانها به عنوان بادبند و راه پله اضطراری و غیره نیز میتواند در کارایی این قفس کمک کند.

3- پنجره های دوجداره از جنس upvc گرچه از نظر انتقال حرارت و بهینه سازی انرژی خوب هستند اما نسبت به پنجره های فلزی از نظر خاصیت قفس فاراده مشکل دارند که به نظر من اگر بتوان کلافی فلزی تسمه ای یا سیمی اطراف آنها تعبیه نمود میتوانند به عنوان جزیی از قفس فاراده در جلوگیری از ورود امواج ناخواسته به ساختمان کمک کنند.

4- معیار کارایی قفس فاراده در ساختمان و اینکه مثلا یک سازه فلزی با فاصله تیرآهن 6 متر به چه امواجی با چه فرکانس هایی اجازه ورود به ساختمان را نمیدهد بر اساس تئوری شیلدینگ قابل مطالعه و بسط است که در اولین فرصت آن را هم تقدیم خواهم کرد البته به شرطی که بازخورد خوبی از این گفتار داشته باشم و علاقمندان نقطه نظرات و سوالات خود را ارسال کنند

 

[Morningstar_Tina]

نتیجه گیری

· بحث قفس فاراده متعلق به 170 سال پیش است اما اتفاقا در این سالها بیشتر جایگاه دارد و آن هم به خاطروجود انبوه امواج الکتریکی و مغناطیسی است که با پیشرفت فنآوری در کنار و بیخ گوش ما هستند .

· گرچه استفاده از فن آوری قفس فاراده در حفاظت تجهیزات حساس الکترونیکی و مخابراتی بسیار مرسوم است و حتی در ایران هم از این فن آوری استفاده میشود ولی متاسفانه در ساختمان ها ی عمومی و مسکونی و حتی ساختمان های با کاربری خاص امنیتی در ایران از این امر استقبال نشده که امید است این گفتار و تحقیقات و تعامل فنی همکاران و علاقمندان باعث شود در ساختمان های با اسکلت فلزی و بتنی با تمهیدات ساده ای قفس فاراده را جا انداخت و دیگر از اینکه میگوییم خانه ما مثل قفس است لـ*ـذت ببریم نه اینکه در مقابل آقای ویلا دار 3000 متری ولی بی قفس اظهار شرمساری کنیم