قفس فارادی چیه؟ چه کاربردی داره؟

قبل از اینکه بخوایم در مورد قفس فارادی صحبت بکنیم باید بگیم فارادی چه کسی بود. در واقع یک شیمیدان و فیزیکدان بزرگ بود که بیشتر تجربیاتش در زمینه الکترومغناطیس و الکتروشیمی بود. فارادی در میدان مغناطیسی یک رسانا رو که جریان مغناطیسی از اون عبور می کرد رو مورد بررسی قرار داد و در همان زمان بود که به میدان مغناطیسی رو کشف کرد. آزمایش‌های فارادی در زمینه کشف الکترون بود برای این کار جریان برق رو از یک ماده شیمیایی مورد بررسی قرار داد و به نتایج جالبی رسید قفس فارادی یکی از دستاوردهای مایکل فارادی بود. اون با این کار نشون داد که توی یه جسم باردار، بار الکتریکی فقط روی سطح اون قرار می‌گیره و هیچ اثری بر داخل هادی نداره. این اثر حفاظتی قفس فارادی نام گرفت.

جریان الکتریسیته سطح قفس

قفس فارادی یک فضای بسته مثل یه سپر محافظتیه. تو سال ۱۸۳۶ مایکل فارادی آزمایشی رو طراحی کرد. فردی رو درون یه قفس قرار داد این قفس رو شارژ کرد تا اطرافش بارهای الکتریکی‌ به صورت جرقه جریان پیدا کرد. برای این‌که بتونه کارکرد این قفس رو به نمایش بگذاره، از سیم پیچ تسلا یا مولد واندوگراف استفاده کرد و متوجه یه سری جرقه ها بین قفس و سیم پیچ‌ها شد، اما فردی که درون قفس بود هیچ آسیبی نمی دید.
برای اینکه افرادی که داخل قفس بودند دچار آسیب نشن باید قفس رو به زمین وصل می‌کرد. از نکته‌های جالب قفس فارادی این بود که نه تنها به امواج بیرونی اجازه ورود به درون رو نمی داد، حتی امواج درونی هم از اون خارج نمی شدن. زمانی که فارادی یک جسم باردار رو درون قفس قرار داد، باری که روی بدنه قفس به وجود آومد همان اندازه‌ی‌ باری بود که درون قفس ایجاد می شد. فارادی با وصل کردن یک دستگاه اندازه گیری الکتریکی، بار الکتریکی درون قفس رو می‌تونست انرازه بگیره.
یکی از کاربرد‌های قفس فارادی اندازه‌گیری میزان رسانا یا نارسانا بودن یک جسمه. یکی از محدودیت‌های این قفس اینه که باید بتونه کل جسم مورد آزمایش رو دربر بگیره.

شاید سوال براتون مطرح بشه که آیا این قفس توانایی جذب یا دفع میدان های الکترومغناطیسی رو داره یا فقط میدان‌های الکترواستاتیکی را نگه می داره؟

اگر بخوایم به این سوال جواب بدیم باید بگم که خوشبختانه تحت شرایطی قفس فارادی می تونه امواج الکترومغناطیسی را به درون راه نده که این شرایط هم بهش اشاره می کنیم:
⦁ یکی از این شرایط وضعیت بدنه قفسه که به اندازه کافی ضخیم و محکم باشه
⦁ مهمترین بخشدریچه‌های قفسه، اگر بخوایم امواج با فرکانس‌های بالارو اجازه ورود به درون قفس ندیم باید دریچه ها کوچک باشند.
⦁ نکته مهم در رابطه با جنس قفسه، جنسش رو از بین مس، فولاد و آلومینیوم انتخاب میکنیم که وابسته به فرکانس و ماهیت امواج ورودیه.

کاربردهای قفس فارادی

قفس فارادی در برابر نفوذ امواج رادیویی و یا تابش‌های الکترومغناطیسی مقاومت بالایی داره و این امواج نمی‌تونند به داخلش نفوذ پیدا کنند. یکی از کاربردهای اون برای ثبت‌های الکتروفیزیولوژی مورد استفاده قرار می‌گیره و کاربرد دیگه‌‍‌‌‌‌ای که این قفس داره آزمایشگاه‌های تحقیقاتی فیزیولوژیه که در آن نیاز به حفاظت از امواج الکتریکی و نوریه.
به زبان خیلی ساده باید بگیم قفس فارادی مثل یک سپر عمل می‌کنه که مانع از ورود امواج مغناطیسی به درون قفس میشه. جالب اینجاست که ما امروزه با خیلی از وسایلی رو به رو می‌شیم که خاصیت این قفس رو دارند: مثل ماشین، هواپیما
در واقع بدنه هواپیما و ماشین برای سرنشینان شون مثل قفس فارادی عمل می‌کنه به طوری که اگر در معرض صاعقه یا رعد و برق قرار بگیره آسیبی به سرنشینان وارد نمیشه.
نمونه‌ی دیگری از کاربرد اون می‌‌تونیم به اتاق‌های اسکن یا ام آر آی اشاره کنیم.
نمونه‌ی دیگه ای که میتونیم برای قفس فارادی مثال بزنیم ساختمون‌ها هستند.
کاربرد دیگری که در رابطه با قفس فارادی می تونیم مثال بزنیم کاربرد اون در ارتش یا سازمان‌هاست اون‌ها از قفس برای محافظت از تجهیزات آی تی و یا سایر تجهیزات الکتریکی در برابر حملات و سائقه استفاده می کنند.

نتیجه گیری

صحبت در رابطه با قفس فارادی مربوط به ۱۷۰ سال پیشه اما جالب اینجاست بدونیم که در این سال‌ها بهترین جایگاه رو داره. به خاطر پیشرفت علم و تکنولوژی و پیشرفت فناوری و به خاطر وجود انبوه امواج الکترومغناطیسی کاربرد فراوانی پیدا کرده.