Il y a de fortes chances que vous ayez passé une grande partie de votre temps dans une Cage de Faraday à un moment donné de votre vie. Vous pourriez même en avoir un dans votre cuisine. Surpris?

inventés pour la première fois en 1836 par le vénérable scientifique anglais Michael Faraday, ils sont devenus omniprésents dans notre monde technologique moderne. De vous garder en sécurité dans les airs à garder des secrets d’état, ce sont des outils simples mais très puissants.

dans l’article suivant, nous allons jeter un coup d’œil à ce qu’ils sont et voir comment ils fonctionnent réellement.,

qu’est Ce qu’une Cage de Faraday?

Une Cage de Faraday, parfois appelée Bouclier de Faraday, est une enceinte utilisée pour protéger les objets des champs électromagnétiques (statiques et non statiques).

l’électricité statique est celle où les charges sont au repos, d’où le nom. Ils s’accumulent en effet à la surface d’un isolant particulier.

l’électricité Non statique ou actuelle est l’endroit où les électrons se déplacent dans un conducteur. Les cages Faraday sont capables de protéger leur contenu, voire leurs occupants, contre les effets des deux.,

ils peuvent être fabriqués à partir d’un revêtement continu de matériau conducteur ou d’un maillage fin de matériau conducteur.

Les cages de Faraday portent le nom de leur inventeur, le scientifique anglais Michael Faraday. Il les conçut en 1836.

leur conception et leur taille vont de simples clôtures à maillons à des mailles métalliques fines et délicates.

quelle que soit leur apparence exacte, toutes les cages de Faraday prennent des charges électrostatiques, voire certains types de rayonnement électromagnétique, et les répartissent autour de l’extérieur de la cage.

quand la Cage de Faraday a-t-elle été inventée?,

dans les années 1800, Michael Faraday avait mis son intelligence considérable à l’étude de l’électricité. Il s’est vite rendu compte qu’un conducteur électrique (comme une cage métallique) lorsqu’il était chargé semblait présenter cette charge sur sa surface seulement.

Il semblait n’avoir aucun effet sur l’intérieur du conducteur.

il entreprit de le démontrer à plus grande échelle et, en 1836, mit au point une expérience ambitieuse.

Au cours de l’expérience désormais légendaire, Michael Faraday a tapissé une pièce de feuille de métal., Il a ensuite permis aux décharges à haute tension d’un générateur électrostatique de frapper l’extérieur de la pièce.

Il a ensuite utilisé un dispositif spécial appelé électroscope (un dispositif qui détecte les charges électriques) pour prouver de manière concluante son hypothèse car il soupçonnait que la pièce était complètement dépourvue de charge électrique.

il a également confirmé que seule la surface extérieure de la feuille métallique conduisait un courant quelconque.,

Faraday a plus tard réaffirmé ses observations avec une autre expérience célèbre – son expérience Ice pail. Au cours de cette expérience, il a dupliqué une expérience antérieure de Benjamin Franklin.

Michael a abaissé une boule de laiton chargée dans une tasse en métal. Comme prévu, L’expérience a confirmé les observations antérieures de Franklin et les siennes.

Benjamin Franklin mérite aussi un certain crédit

bien qu’aujourd’hui ce genre d’appareil porte le nom de Michael Faraday, Benjamin Franklin devrait être reconnu pour ses contributions presque 90 ans auparavant.

en 1755, Mr., Franklin observé un phénomène similaire. Il a abaissé une boule de Liège non chargée, sur un fil de soie, à travers une ouverture dans une boîte métallique chargée électriquement.

Il a observé que « le bouchon n’était pas attiré à l’intérieur de la boîte comme il l’aurait été à l’extérieur, et bien qu’il ait touché le fond, comme cela aurait été en touchant l’extérieur. Le fait est singulier., »

Il a également pu montrer que le bouchon était affecté par la charge électrostatique de la boîte en le balançant près de l’extérieur de la boîte. La boule de Liège a été immédiatement tirée vers la surface de la boîte.

ceci, comme on pouvait s’y attendre, mystifia Franklin à l’époque. Il a même admis sa confusion à un collègue dans une lettre.

« Vous avez besoin de la raison; je ne le sais pas. Peut-être que vous le découvrirez, et alors vous serez si bon pour me le communiquer., »

alors qu’il découvrait L’effet des années avant Faraday, Franklin ne développerait jamais complètement une raison pour ses curieuses observations. Ce serait laissé au grand Michael Faraday des décennies plus tard.

comment fonctionnent les Cages de Faraday?

en termes simples, les Cages Faraday distribuent la charge électrostatique autour de leur extérieur. Ils agissent donc comme un bouclier à tout ce qui est en eux.

ils sont, à cet égard, une forme de conducteur creux où la charge électromagnétique reste sur la surface externe de la cage seulement.,

mais en réalité, comme beaucoup de choses, c’est un peu plus compliqué que ça.

à moins que vous ne connaissiez le concept d’électricité et de conducteurs, vous voudrez peut-être d’abord le brosser avant de passer à autre chose. Cette vidéo offre un excellent petit rappel sur le sujet.

en substance, les conducteurs ont un réservoir d’électrons en mouvement libre qui leur permettent de conduire l’électricité. Lorsqu’il n’y a pas de charge électrique présente, le conducteur a, plus ou moins, le même nombre de particules positives et négatives mélangeant tout au long de celui-ci.,

Si un objet chargé électrique externe s’approche de la cage, les particules positives (noyaux) et négatives libres (électrons) du conducteur se séparent soudainement.

Si l’objet qui s’approche est chargé positivement, les électrons en mouvement libre essaiment vers lui.

cela laisse le reste du matériau de la cage relativement dépourvu d’électrons chargés négativement lui donnant une charge positive. Si l’objet approchant est chargé négativement, l’inverse se produit et les électrons sont repoussés mais l’effet net est le même, juste en sens inverse.,

ce processus est appelé induction électrostatique et il crée un champ électrique opposé à celui de l’objet externe.

ce processus annule efficacement le champ électrique externe dans toute la cage. C’est ce phénomène qui isole l’intérieur de la cage du champ électrique externe.

à quoi servent les Cages Faraday?

Comme vous pouvez l’imaginer, ces cages sont très pratique dans une variété d’applications. Il est probable que vous avez été dans un très récemment en effet.

Les exemples les plus célèbres sont les automobiles et les avions., Les fuselages d’un avion et d’une voiture font office de Cages de Faraday pour leurs occupants.

bien que moins problématique pour les voitures, les grèves d’éclairage dans les airs sont assez courantes. Grâce à l’extérieur en aluminium des avions, lorsque cela se produit, l’avionique délicate des avions et les passagers inestimables sont laissés complètement indemnes.

de manière incroyablement appropriée, les salles D’IRM sont effectivement des imitations de la célèbre expérience de Faraday en 1836. Ils doivent être construits comme ceci pour empêcher les signaux de radiofréquence externes d’être ajoutés aux données de la machine IRM.,

s’ils étaient autorisés à pénétrer dans la pièce, cela pourrait sérieusement affecter les images résultantes. Malgré cela, les opérateurs sont généralement formés pour détecter les interférences RF dans le cas peu probable où la Cage de Faraday serait endommagée.

Les fours à micro-ondes sont un autre exemple notable des utilisations quotidiennes des Cages de Faraday. Cependant, contrairement à d’autres applications, ils sont conçus pour fonctionner en sens inverse et garder le rayonnement micro-ondes dans le four.

Vous pouvez voir une partie de la cage sur la fenêtre transparente du four à micro-ondes.

de nombreux bâtiments sont également des cages de Faraday accidentelles, comme il se trouve., Une grande utilisation de barres d’armature métalliques ou de treillis métallique peut faire des ravages avec les réseaux internet sans fil et les signaux de téléphones portables.

Une autre application intéressante des cages de Faraday est utilisée par l’armée et d’autres organisations. Les cages Faraday sont souvent utilisées pour protéger l’informatique vitale et d’autres équipements électriques des attaques EMP et des coups de foudre.

ils sont également largement utilisés dans les situations où les dispositifs d’écoute doivent être bloqués. Les politiciens et autres réunions de haut niveau choisissent souvent de discuter de questions sensibles dans des salles blindées spéciales de conception de cage de Faraday.,

les Cages Faraday sont-elles efficaces à 100%?

L’efficacité des cages Faraday est définie par la conception, la taille et le choix des matériaux de construction des cages. S’ils sont de type maille, ils protégeront leurs intérieurs si le conducteur est assez épais et que les trous dans la maille sont plus petits que la longueur d’onde du rayonnement en question.

pourtant, aussi incroyables que soient les cages et les boucliers de Faraday, ils sont loin d’être parfaits., Dans l’ensemble, ils ne fournissent pas une isolation à 100% des ondes électromagnétiques.

alors que les longueurs d’onde plus longues, comme les ondes radio, ont tendance à être fortement atténuées ou bloquées par la cage, les transmissions de fréquence haute puissance en champ proche comme la RFID HF sont généralement capables de pénétrer dans le bouclier.

cela étant dit, les constructions de cages solides, contrairement aux formes maillées, ont tendance à fournir une meilleure quantité de blindage sur une plage de fréquences plus large.

Les fours à micro-ondes sont un excellent exemple du fait que les cages Faraday ne sont pas efficaces à 100% comme boucliers EM., La plupart ne bloquent pas tout le rayonnement micro-ondes de fuite de l’appareil.

Mais ce n’est pas vraiment inquiétant. Non seulement le rayonnement n’est pas ionisant, mais les fours à micro-ondes subissent des tests approfondis avant d’être mis en vente générale.

la FDA, par exemple, permet une petite quantité de fuite des fours à micro-ondes. Ceci est actuellement réglé à 5 mW / cm2.