Background

o cușcă Faraday este un container realizat din material conductor, cum ar fi plasă de sârmă sau plăci metalice, care protejează ceea ce închide din câmpurile electrice externe. În experimentele noastre, o cușcă Faraday poate fi utilizată pentru a împiedica interferențele electromagnetice externe (EMI sau zgomot) să interfereze cu înregistrările noastre neuronale. După cum știți, semnalele neuronale pe care le înregistrăm sunt foarte mici (de ordinul micro-volților) și folosim Spikerbox-urile noastre pentru a amplifica aceste semnale mici la o amplitudine suficient de mare încât să le putem auzi și înregistra., În funcție de mediul nostru, totuși, pot exista emisii electromagnetice, radio, microunde sau alte tipuri de emisii invizibile care pot călători prin aer și pot interacționa cu acele și firele metalice pe care le folosim ca electrozi. Metalul propagă apoi semnalul de zgomot ca o antenă în înregistrările noastre neuronale, interferând sau chiar înecând înregistrările noastre, astfel încât tot ce auzim, în cele mai rele cazuri, este un post de radio! O cușcă Faraday poate fi folosită pentru a bloca multe dintre aceste surse de zgomot.,cușca Faraday este numită după omul de știință din anii 1800 Michael Faraday, dar pentru a afla cum funcționează cușca începem cu un alt om de știință celebru, Charles-Augustin de Coulomb. Coulomb a lucrat mult la dinamica particulelor încărcate și a câmpurilor electrice pe care le generează. Coulomb a stabilit că în câmp electric „E”, la o rază „r” departe de un punct de staționare taxa, „Q”, ar putea fi calculat prin ecuația asta:

Unde ε0 este permitivitatea de spațiu liber și er este radial vector unitate., Dacă nu înțelegeți matematica (o veți face într-o zi), înseamnă că Intensitatea câmpului electric scade cu cât sunteți mai departe de o sursă electrică. Dacă conduceți pe o autostradă și observați că un post de radio se estompează, de exemplu, este pentru că vă îndepărtați mai departe de turnul mare al emițătorului radio.

ia-acasă este că această lege ne dă fundamentul pentru o relație matematică care se referă sarcină și câmpuri electrice într-un volum fix de spațiu., O cușcă Faraday cuprinde un astfel de volum fix de spațiu și, dacă cușca este fabricată din material conductiv, caracteristica definitorie a cuștii este aceea că împiedică încărcarea externă să inducă câmpuri electrice în acel volum. Iată două dintre regulile principale care guvernează acest efect de barieră:

  1. Legea lui Coulomb cere ca sarcinile dintr-un conductor la echilibru să fie cât mai îndepărtate posibil și, astfel, sarcina electrică netă a unui conductor se află în întregime pe suprafața sa.,
  2. orice câmp electric net din interiorul conductorului ar determina încărcarea să se miște, deoarece este abundentă și mobilă, dar echilibrul cere ca forța netă din conductor să fie egală cu zero. Astfel, câmpul electric din interiorul conductorului este zero.

Regula 2 ne spune că câmpul electric din interiorul conductorului la echilibru este zero, iar regula 1 ne spune că sarcina conductorului va fi găsită în întregime la suprafață (limită)., Cu alte cuvinte, suprafața de efectuarea volum devine o barieră în cazul în care acuzațiile se mute în și în apropiere de suprafața pentru a genera câmpuri exact opuse orice taxă care încearcă să treacă granița, menținând astfel un interior liber de externe interferențe electrice.

Faraday a demonstrat pentru prima dată acest lucru într-un celebru experiment cu găleată de gheață și sferă metalică. Faraday a coborât o bilă metalică încărcată cu electricitate statică într-o găleată metalică susținută de un scaun din lemn care a izolat găleata de pământ., Când mingea încărcată a fost coborâtă în găleată fără a atinge găleata, încărcăturile de pe suprafața găleții au devenit redistribuite prin inducție electrostatică. Acest concept a devenit cunoscut sub numele de principiul Faraday cage pe care îl studiați astăzi.

mai Jos vom examina efectele cușcă Faraday pe diverse condiții, atunci când faci neuronale înregistrări cu SpikerBox, împreună cu un experiment ușor puteți face la domiciliu. Iată un videoclip care explică o modalitate foarte simplă de a construi și de a folosi o cușcă Faraday.,

Video

procedura

construirea cuștii Faraday

rețineți că vindem și cuști Faraday pre-făcute dacă nu doriți să vizitați magazinul de hardware.

  1. Măsura 8 x 16 inch dreptunghi de ecran ochiurilor de plasă de metal
  2. Taie dreptunghi cu grele foarfece
  3. Măsura și se taie cinci de 8 inch lungimi de benzi de lemn
  4. cu Atenție derularea ochiurilor de plasă de metal dreptunghi, astfel încât se stabilește plat
  5. Begin Capsare ochiurilor de plasă de metal prin benzi de lemn
  6. Discontinue prima bandă la sfârșitul plasă.
  7. discontinue a doua bandă 5.,5 inci distanță de prima bandă, din nou în lungime pe plasă
  8. discontinue a treia bandă 2,5 inci distanță de a doua bandă
  9. discontinue a patra bandă 5.,Benzi de lemn sunt bretele, astfel încât după capsarea lor în loc, ori ochiurilor de plasă la fiecare bandă pentru a forma o cutie dreptunghiulară
folosind cușca Faraday pentru piroane
  1. configurați un preparat standard de înregistrare picior gândac de bucătărie așa cum este descris în experimentul 1
  2. creați un mediu zgomotos prin agățarea un laptop la priza de perete și aparat de mare putere. Plasați SpikerBox-ul de aceste electronice și, de asemenea, porniți toate luminile fluorescente din cameră., Înregistrați-vă observațiile privind nivelul de zgomot vs. nivelul semnalului neural.
  3. Clip un clip aligator la sol (în afara conectorului RCA) pe Spikerbox.
  4. plasați Spikerbox – ul în cușca Faraday, cu cușca deschisă. Înregistrați-vă observațiile privind nivelul de zgomot vs. nivelul semnalului neural.
  5. închideți cușca Faraday, dar nu conectați clipul aligator la nimic. Înregistrați-vă observațiile privind nivelul de zgomot vs. nivelul semnalului neural
  6. conectați cablul aligator la Plasa de ecran a cuștii. Înregistrați-vă observațiile privind nivelul de zgomot vs., nivelul semnalului neural
utilizarea cuștii Faraday pe telefoanele mobile

cuptoarele cu microunde sunt exemple de cuști Faraday, deoarece sunt menite să împiedice radiațiile folosite pentru a găti mâncarea să scape în mediu. Folia de aluminiu este un material conductiv, care poate fi folosit și pentru a crea o cușcă Faraday rapidă, improvizată (întrebați-vă doar neurologul din cartier).

  1. apelați telefonul mobil și asigurați-vă că sună (acesta este controlul dvs.).
  2. apoi, luați telefonul mobil și puneți-l într-un (oprit!) cuptor cu microunde.
  3. apelați telefonul mobil de la un alt telefon., Sună?
  4. apoi, deschideți ușa cuptorului cu microunde și formați numărul de telefon al casei pe telefonul mobil. De îndată ce te-a lovit „trimite”, închide ușa cu microunde rapid. Sună telefonul casei tale?
  5. în cele din urmă, înfășurați telefonul mobil în folie de aluminiu. Suna telefonul mobil din nou? Sună?

întrebări de discuție

  1. ce credeți că ar face o cușcă Faraday unui semnal electromagnetic care vine din interiorul cuștii? Ar putea cineva din afara cuștii Faraday să primească acel semnal?
  2. unde ar fi locul perfect pentru a face o înregistrare?,
  3. ce crezi că s-ar întâmpla dacă ai folosi sârmă de pui cu gaură mare în loc de plasă metalică cu ecran cu gaură mică pentru cușca ta Faraday?
  4. De ce credeți că zgomotul telefonului mobil interferează în continuare cu SpikerBox, chiar dacă găurile din cușca noastră Faraday sunt mai mici decât cele 1, 4 cm pe care le-am calculat?

Extra (trimis de utilizator)