klatka faradaya pytania

[maroo123321]

Witam Panów,
Otoż mam problem , ze zrozumieniem zasady działania klatki Faradaya.Przeczytałem już artykuł na wikipedii i kilka tematów ale nie potrafię zrozumieć do końca jak to działa ( chciałbym to zrozumieć a nei znać suchą teorię - łatwiej będzie mi się tego nauczyć) .

http://pl.wikipedia.org/wiki/Klatka_Faradaya


Ponieważ na powierzchni idealnego przewodnika potencjał musi być w każdym punkcie równy, nie następuje wnikanie pola elektrycznego do wnętrza metalu, a tym samym pole elektryczne nie przenika przez metal. Dzięki temu we wnętrzu klatki, niezależnie od tego jak silnie jest ona naładowana, nie ma pola elektrycznego. W praktyce metale mają dostatecznie dużą przewodność elektryczną, aby płynące w nich prądy natychmiastowo kompensowały wymuszane różnice potencjału.

Zasadę działania przedstawia poniższy schemat:

http://obrazki.elektroda.pl/3833011000_1359410090.gif

Klatka Faradaya - zasada działania

w chwili pojawienia się pola elektrycznego ładunki w przewodniku przesuwają się dzięki zjawisku indukcji,
ładunki na powierzchni klatki powodują powstanie pola elektrycznego wewnątrz klatki o zwrocie przeciwnym do pola zewnętrznego,
ładunki przesuwają się dotąd, aż pole zewnętrzne zostanie zrównoważone przez pole wytworzone przez ładunki na powierzchni metalu i wówczas w metalu nie będzie pola elektrycznego,
w wyniku przesunięcia ładunków jedna strona klatki uzyskuje ładunek ujemny, a druga dodatni,

Dla pola elektrostatycznego oraz o powolnych zmianach klatka może być wykonana z metalowej siatki. Przez oka siatki nie przenikają fale o długości znacznie większej niż rozmiar otworów. Metal nie pochłania fal o długości porównywalnej z odległością między atomami metalu (zob. częstość plazmowa).


Intuicyjnie rozumiem, że pole elektryczne nie może być w klatce ponieważ pole który się wyindukuje na jej scianach ma przeciwny zwrot i one równoważą się dzięci czemu wypadkowa jest równa 0 . Ale dlaczego pole elektryczne nie jest wewnątrz klatki kiedy to potencjał w każdym punkcie jest równy ? Przecież te pola nie mogą się wzajemnie znosić. I jeszcze jedna sprawa .Taką klatkę mozna zrobić wicinając oczka w blaszce o odpowiedniej średnicy,dlaczego fala o konkretnej amplitudzie nie może przez nią przechodzić ? Ta siatka pochłania jakąś tę falę czy jak ?
Pozdrawiam

Edit: tylko literówka, ale drażniąca oczy.
Pajączek

[tg3a]

Witam.
Być może nie do końca będę mógł pomóc, bo dogłębnie teorii klatki Faradaya nie studiowałem, ale spróbuję...

Intuicyjnie rozumiem, że pole elektryczne nie może być w klatce ponieważ pole który się wyindukuje na jej scianach ma przeciwny zwrot i one równoważą się dzięci czemu wypadkowa jest równa 0 . Ale dlaczego pole elektryczne nie jest wewnątrz klatki kiedy to potencjał w każdym punkcie jest równy ? Przecież te pola nie mogą się wzajemnie znosić. I jeszcze jedna sprawa .Taką klatkę mozna zrobić wicinając oczka w blaszce o odpowiedniej średnicy,dlaczego fala o konkretnej amplitudzie nie może przez nią przechodzić ? Ta siatka pochłania jakąś tę falę czy jak ?
Pozdrawiam

Jeżeli ograniczamy się do pól elektrostatycznych (i w praktyce również wolnozmiennych), bo tylko wtedy polu elektrycznemu można przypisać potencjał, to natężenie pola elektrycznego jest równe różnicy potencjałów między dwoma punktami położonymi na tej samej linii sił pola elektrycznego podzielonej przez odległość tych punktów (odległość powinna być na tyle mała, by wzdłuż tej linii nie następowała zmiana (a w każdym razie istotna zmiana) natężenia pola, czyli aby był liniowy wzrost lub spadek potencjału. Tak więc, jeśli w jakiejś przestrzeni mamy w każdym punkcie taki sam potencjał pola elektrycznego, to między dowolnymi punktami różnica potencjałów będzie równa zeru, i w związku z tym natężenie pola elektrycznego w całej tej przestrzeni musi być równe zeru.
Z polami zmiennymi i falami elektromagnetycznymi stoję trochę gorzej, ale z grubsza sprawa wygląda następująco: w ściance klatki indukują się prądy, które są źródłem fali kompensującej falę padającą na klatkę (wobec czego wypadkowa fala wewnątrz klatki ma natężenie pola i elektrycznego i magnetycznego równe zeru), a na zewnątrz skutkiem przepływu tych prądów jest fala odbita od ścianek klatki (odbita lub rozproszona - to zależy od długości fali w stosunku do rozmiarów całej klatki).
Jeśli w ścianie klatki są otworki o rozmiarze niewielkim w stosunku do długości fali, to prądy kompensujące z konieczności muszą je omijać. Można rozpatrywać to w ten sposób, jakby rozkład prądu kompensującego był sumą rozkładu idealnego (bez otworków), zapewniającego dokładną kompensację fali, oraz prądu zaburzenia dobranego tak, że w wyniku na obszarze otworków prąd nie płynie. Tak więc do wewnątrz przenika fala wynikająca z tego prądu zaburzenia. Ale ten prąd płynie tylko na obszarze otworka i w niewielkim jego sąsiedztwie, więc mamy sytuację anteny o rozmiarach znacznie mniejszych od długości fali, a takie anteny są mało skuteczne, wobec czego klatka z małymi otworami w stosunku do długości fali nadal ekranuje dość dobrze.
Co do amplitudy fali - działanie klatki nie zależy od amplitudy, o ile nie pojawiają się zjawiska nieliniowe takie jak wyładowania elektryczne, więc chyba raczej chodziło Ci o "konkretną częstotliwość", a nie "konkretną amplitudę".
Mam nadzieję, że pomogłem.

[magikjl]

Klatka Faradaya dla statyki i prądów wolnozmiennych jest traktowana jak zwarcie.
Dla w.cz. jest traktowana jak zespół falowodów. Dołączam zdjęcie kartki z wielkim skrótem myślowym, żeby było łatwiej zrozumieć. Co do falowodów, to najlepiej jest poczytać o ich konstrukcji i matematyce, generalnie jest to związane z długością fali przechodzącej przez klatkę i równaniami Maxwella.
http://www.magiknet.pl/files/DSC_0289.JPG
Sorry za bazgroły, ale to wtórny analfabetyzm:))