Het was Ben Franklin die hielp bij het inspireren van veel van de ideeën achter de kooien van Faraday. Franklin, natuurlijk, bracht een deel van zijn illustere carrière door met vliegeren in onweersbuien in pogingen om bliksem aan te trekken en was dus al enigszins bekend met de grillen en concepten van elektriciteit.

in 1755, Franklin begon op nieuwe manieren met elektriciteit te spelen. Hij zette een zilveren pintblik onder stroom en liet er een ongeladen kurkbolletje in dat aan een niet-geleidende zijden draad was vastgemaakt. Hij liet de bal zakken totdat deze de bodem van het blik raakte en merkte op dat de bal niet werd aangetrokken door de binnenkant van het blik. Maar toen Franklin de kurken bal terugtrok en hem bij de buitenkant van de geëlektrificeerde blik liet bungelen, de bal werd onmiddellijk naar het oppervlak van het blikje getrokken.

Franklin was verbijsterd door het samenspel van elektriciteit en de geladen en ongeladen objecten. Dat gaf hij in een brief aan een collega toe:"U hebt de reden nodig; ik weet het niet. Misschien ontdekt u het, en dan wil je zo goed zijn om het me te vertellen."

Decennia later, een Engelse natuurkundige en scheikundige genaamd Michael Faraday maakte andere relevante observaties -- namelijk, hij realiseerde zich dat een elektrische geleider (zoals een metalen kooi), wanneer opgeladen, vertoonde die lading alleen op het oppervlak. Het had geen effect op het interieur van de dirigent.

Faraday bevestigde deze observatie door een kamer te bekleden met metaalfolie en de folie vervolgens op te laden met behulp van een elektrostatische generator. Hij plaatste een elektroscoop (een apparaat dat elektrische ladingen detecteert) in de kamer, en, zoals hij had verwacht, het bereik gaf aan dat er geen lading in de kamer was. De lading bewoog zich gewoon langs het oppervlak van de folie en drong helemaal niet door de kamer.

Faraday onderzocht dit fenomeen verder met zijn beroemde ijsemmer-experiment. In deze proef, hij dupliceerde in feite het idee van Franklin door een geladen koperen bal in een metalen beker te laten zakken. Zoals verwacht, zijn resultaten waren hetzelfde als die van Franklin.

Dit concept heeft allerlei geweldige toepassingen, maar hier is er een die relevant is voor iedereen die ooit in een vliegtuig heeft gezeten. Stel je voor dat je in een vliegtuig vliegt dat plotseling door de bliksem wordt getroffen. Dit komt niet zelden voor -- het gebeurt eigenlijk regelmatig, maar het vliegtuig en zijn passagiers worden niet beïnvloed. Dat komt omdat de aluminium romp van het vliegtuig een kooi van Faraday creëert. De lading van de bliksem kan onschadelijk over het oppervlak van het vliegtuig gaan zonder de apparatuur of mensen binnenin te beschadigen.

Het is niet schokkend, Echt. Het is gewoon wetenschap. Op de volgende pagina, je zult zien hoe dit slimme soort kooiontwerp echt werkt.

Elektrostatisch voor het volk

Om te begrijpen hoe kooien van Faraday werken, je hebt een basiskennis nodig van hoe elektriciteit in geleiders werkt. Het proces is eenvoudig:metalen voorwerpen, zoals een aluminium gaas, zijn geleiders, en hebben elektronen (negatief geladen deeltjes) die erin bewegen. Als er geen elektrische lading aanwezig is, de geleider heeft ongeveer hetzelfde aantal vermengde positieve en negatieve deeltjes.

Als een extern object met een elektrische lading de geleider nadert, de positieve en negatieve deeltjes scheiden. Elektronen met een lading tegengesteld aan die van de externe lading worden naar dat externe object getrokken. Elektronen met dezelfde lading als het externe object worden afgestoten en bewegen weg van dat object. Deze herverdeling van de lasten heet elektrostatische inductie: .

Met het externe geladen object aanwezig, de positieve en negatieve deeltjes wikkelen zich aan weerszijden van de geleider. Het resultaat is een tegengesteld elektrisch veld dat het veld van de lading van het externe object in de metalen geleider opheft. De netto elektrische lading in het aluminium gaas, dan, nul is.

En hier is de echte kicker. Hoewel er geen lading in de geleider zit, het tegengestelde elektrische veld heeft een belangrijk effect - het schermt het interieur af van statische elektrische ladingen van buitenaf en ook van elektromagnetische straling, zoals radiogolven en microgolven. Daarin ligt de echte waarde van de kooien van Faraday.

De effectiviteit van deze afscherming is afhankelijk van de constructie van de kooi. Variaties in de geleidbaarheid van verschillende metalen, zoals koper of aluminium, de functie van de kooi beïnvloeden. De grootte van de gaten in het scherm of gaas verandert ook de mogelijkheden van de kooi en kan worden aangepast afhankelijk van de frequentie en golflengte van de elektromagnetische straling die u van het interieur van de kooi wilt weren.

Kooien van Faraday hebben soms andere namen. Ze kunnen worden genoemd Faraday schilden , RF ( radiofrequentie ) kooien , of EMV ( elektromotorische kracht ) kooien .

Hoe je ze ook noemt, Kooien van Faraday worden het meest gebruikt in wetenschappelijke laboratoria, hetzij in experimenten of in productontwikkeling. Op de volgende pagina, ontdek je precies hoe ingenieurs deze ingenieuze schilden op de proef hebben gesteld.

Toen Faraday zijn eerste kooi bouwde, hij had waarschijnlijk geen diefstal in de hersenen. Maar de politie betrapt winkeldieven vaak op het vullen van zakken met aluminiumfolie, die interfereert met de anti-diefstal RFID-tags die zijn aangebracht op dure producten in winkels.

Faraday, de moderne manier