有人曾经在法拉第笼表演过,那里是通电的。用手触摸后,虽然有火花,但整个人不会触电。这就是法拉第笼的神奇之处。那么能起到这样作用的这个法拉第笼是什么原理呢?
揭示法拉第笼的原理
法拉第笼是由金属或良导体制成的笼子。看起来很普通,其实用处很大。法拉第笼可以防止电磁场进入或逃逸。理想的法拉第笼由完整的完美导电层组成。在实际操作中,这种理想状态是达不到的,但使用细网铜网可以达到。
有过这样的示范。在表演过程中,几位观众被邀请进入法拉第笼,然后笼门关闭。操作人员打开电源,用放电棒演示放电。此时,即使法拉第笼中的人将手贴在笼壁上,使放电棒向手指放电,法拉第笼中的人不仅会触电,还会体验到电子风的凉意。
很多人肯定会觉得很神奇,但是法拉第笼的原理是什么呢?其实这是因为人体触电的原因是身体不同部位存在电位差,强电流通过身体。此时,手指虽然靠近放电火花,但放电电流通过手指前方的金属网传导到大地。体内没有电位差,没有电流通过,所以没有触电的感觉。
由于静电屏蔽,导体的外壳在其内部起作用 保护 功能,使其内部不受外部电场影响。在工程技术上,如果要屏蔽的面积较大,也可以使用金属屏蔽网,也有很好的屏蔽效果。在电子仪器中,为了避免静电干扰,常采用接地的仪器金属外壳作为屏蔽装置。
法拉第笼的演示说明了高压工人带电作业的原理。高压作业人员的防护服是用金属丝制成的,接触高压线时形成等电位,使电流无法通过作业人员的身体,起到了很好的防护作用。例如,汽车是一个法拉第笼。因为车壳是一个很大的金属壳,形成一个等位基因,所以当司机在雷雨天气行驶时,车里的人不用担心被雷击。
在20世纪50年代,建筑物的防雷网络采用法拉第笼系统,用金属将建筑物的四个侧面接地,形成等位基因,以防止雷击。但是,它的静电屏蔽有时会带来麻烦。如果电梯里没有直放站,电梯关闭时,手机信号会很差,这是电梯的屏蔽作用造成的。