Як це працює
При прикладанні зовнішнього однорідного електричного поля до заземленої сферичної провідної оболонки вільні електрони перерозподіляються на поверхні. Суперпозиція зовнішнього поля та індукованого дипольного поля точно скасовує поле всередині. Результат: нульове поле всередині та спотворені лінії поля зовні (перпендикулярні до поверхні, згущені на полюсах).
Для змінних полів поле проникає на глибину скін-ефекту δ перед загасанням. Ефективність поглинального екранування A = 8,686 × t/δ дБ зростає з товщиною t, провідністю σ, проникністю μ та частотою f. Обирайте різні матеріали та частоти, щоб спостерігати зміну δ.
A = 8,686 × t / δ [поглинальні втрати, дБ]
E_всередині = 0 [клітка Фарадея, статика]
SE = A + R + поправка [загальна ефективність]
Часті запитання
Що таке клітка Фарадея?
Клітка Фарадея — провідна оболонка, що блокує зовнішні електричні поля. Вільні заряди перерозподіляються на поверхні, скасовуючи поле всередині. Названо на честь Майкла Фарадея (1836).
Як клітка Фарадея блокує електричне поле?
Зовнішнє поле спричиняє перерозподіл електронів на поверхні провідника. Індуковане поле точно рівне й протилежне зовнішньому всередині. Результат — нульове поле за принципом суперпозиції.
Що таке глибина скін-ефекту?
Глибина скін-ефекту δ = √(2/(ωμσ)) — глибина, на якій поле змінного струму спадає до 1/e (~37%). Для міді на 1 МГц δ ≈ 66 мкм. Екран товщиною кількох δ забезпечує відмінний захист.
Чи блокує клітка Фарадея магнітне поле?
Ідеально блокує електричні поля, але погано захищає від постійних магнітних. Для змінних — вихрові струми протидіють полю за законом Ленца. На високих частотах ефективність значно зростає.
Що таке ефективність екранування (SE)?
SE = 20·log₁₀(E_вхідне/E_вихідне) у дБ. Включає поглинальні втрати A = 8,686·t/δ та відбивальні втрати. Мідний екран на 1 ГГц: SE > 100 дБ. ЕМС-стандарти вимагають 40–80 дБ.
Чому клітки Фарадея мають зазори та отвори?
Реальні клітки мають отвори. Якщо їх розмір значно менший за довжину хвилі, екранування зберігається. Сітка з отворами менше λ/20 забезпечує добрий захист. Шви та ввід з'єднувачів — головні слабкі місця.
Які матеріали використовуються для електромагнітного екранування?
Мідь (σ = 5,8×10⁷ См/м), алюміній (легший, σ = 3,5×10⁷), мю-метал (висока проникність для магнітного захисту), провідна піна та металізовані тканини для гнучких застосувань.
Як екранувати магнітне поле (МРТ, трансформатори)?
Для постійних або низькочастотних магнітних полів матеріали з високою магнітною проникністю (мю-метал, μ_r до 100 000) перенаправляють потік через стінки. Кілька шарів покращують ефективність.
Яка різниця між екрануванням ближнього та дальнього поля?
Ближнє поле може бути переважно електричним (висока хвильова опірність) або магнітним (низька). Плоска хвиля дальнього поля має рівні компоненти. Електричне поле екранувати легше.
Що таке ЕМС і як допомагає екранування?
Електромагнітна сумісність (ЕМС) гарантує, що пристрої не створюють завад та не схильні до них. Екранування — головний метод ЕМС поряд із фільтруванням та заземленням. Стандарти EN 55032, FCC Part 15 визначають допустимі рівні.