Klatka Faradaya

Klatka Faradaya jest to izolowany ekran elektrostatyczny, osłona zrobiona z przewodnika, która chroni przed polem elektrostatycznym.

Dzieje się tak dlatego, że w przewodniku umieszczonym w polu elektrostatycznym następuje ruch ładunków w taki sposób, że pole przez nie wytworzone kompensuje wewnątrz przewodnika pole zewnętrzne. Ruch ładunków (elektronów) powstaje w wyniku indukcji. W efekcie wewnątrz przewodnika natężenie pola elektrycznego jest równe zeru. Jedna strona klatki Faradaya jest naładowana ujemnie, a druga dodatnio.

Klatka Faradaya ochrania różnego rodzaju urządzenia elektryczne, materiały łatwopalne. Jest powszechnie stosowana w elektronice.

Jakie własności ma naładowany przewodnik?

Oto cechy naładowanego przewodnika.

Ładunki elektryczne nieskompensowane (nadmiarowe w stosunku do ładunków przeciwnego znaku) gromadzą się wyłącznie na powierzchni tego przewodnika.
Ładunek elektryczny gromadzi się w miejscach o największej krzywiźnie, a więc na wszelkiego rodzaju ostrzach. Zobacz artykuł o gęstości powierzchniowej ładunku.
Natężenie pola elektrycznego wewnątrz przewodnika, gdy znajduje się w stanie ustalonym, jest równe zeru.
Cały przewodnik jest ekwipotencjalny, to znaczy, że w każdym jego punkcie na powierzchni potencjał elektryczny jest taki sam.
Linie sił pola elektrostatycznego są w każdym punkcie powierzchni przewodnika prostopadłe do tej powierzchni i skierowane są na zewnątrz powierzchni tego przewodnika.

Pytania

Czy kuchenka mikrofalowa i klatka Faradaya mają podobny sposób działania?

Nie.

Czy samochód stanowi dobre ekranowanie dla pasażerów?

Gdy karoseria jest metalowa, w dużym przybliżeniu tak, chociaż okna nieco zaburzają tę ochronę przed polem zewnętrznym i falami radiowymi (to dlatego antena radiowa musi znajdować się na zewnątrz samochodu). Dzięki oknom w samochodzie może działać telefon komórkowy.

Reasumując, podczas burzy warto schować się do samochodu. Będziemy tu bezpieczni przed uderzeniami piorunów.

Czy klatka Faradaya i puszka Faradaya to to samo?

Tak. Zasada działania jest ta sama, choć przeznaczenie jest nieco inne. Puszka Faradaya to metalowe naczynie zwykle w kształcie kuli (a w zasadzie sfery) z otworem u góry. Wkładając do wnętrza naładowany wskaźnik i dotykając nim wnętrza puszki, ładunek ze wskaźnika przepłynie na powierzchnię puszki. Nie można w żaden sposób już naładować wskaźnika, dotykając puszkę od wewnątrz sfery. Gdy jednak dotkniemy puszki z zewnątrz, wskaźnik naładuje się bez problemu. Puszka Faradaya jest używana jako końcówka elektroskopu.

Czy działanie klatki Faradaya zależy od natężenia pola albo od ilości zgromadzonych na niej ładunków?

Klatka Faradaya działa świetnie niezależnie od tych czynników.