Faraday Kafesi Nedir?

6 Dakika Okuma

Faraday kafesi, elektriksel iletken metal ile kaplanan ya da iletkenler ile ağ şeklinde meydana getirilmiş, içerisinde barındıran cisimleri dışarıdaki elektrik alanlarından koruyan bir muhafazadır. Bu kafes sayesinde elektrik akımının içeri girmesi ve dışarı çıkması önlenmiş olur. Faraday kafesi, ilk olarak İngiliz fizikçi bilim adamı Michael Faraday tarafından keşfedildiği için ismi Faraday kafesi olarak kalmıştır. Uygun bir Faraday kafesi, kesintisiz iletken metallerden meydana gelmeli ve korunacak cismi ambalaj gibi sarmalıdır. En iyi sonuç için kafesin doğrudan doğruya toprağa bağlanmış olması gerekmektedir. Ağ, ne kadar sık olursa Faraday kafesinin elektromanyetik dalgalara karşı geçirmezlik ölçüsü de o kadar yüksek olur.

Faraday Kafesi Çalışma Prensibi Nasıldır?

İletkenleri meydana getiren atomların en dış yörüngelerindeki değerlik (valans) elektronları, atomlarından ayrılarak hareket etme kabiliyetine sahiptirler. Bundan dolayı kapalı bir yüzeye sahip iletken bir cisim elektriksel bölge içerisine konulduğunda elektronlar, iletkenin içerisindeki elektrik alanı sıfır oluncaya kadar hareket ederler. Elektrik alanın sıfırlanmasıyla beraber, hareket etmelerinin sebebi de ortadan kalkmış olur. Faraday kafesi bu prensibe göre çalışmaktadır ve içindeki cisimleri dış elektrik bölgelerine karşı muhafaza eder. Uygun bir Faraday kafesi; topraklanmış, içi boş metal bir küre gibi kapalı bir iletken yüzeyden oluşur fakat iletken yüzeyli olmak yerine kafes şeklinde de imal edilebilmektedir. Bu durumda kafes aralıklarından belirli bir ölçüde elektrik alanı içeriye girecek ama aralıkları yeterince dar ise bu bir problem oluşturmayacaktır.

Faraday Kafesinin Uygulama Alanları Nelerdir?

Faraday kafesindeki hedef, dış ortamdaki manyetik alanın içeri girmesini veya içerideki manyetik akımının dışarıya çıkmasını engelleyecek şekilde çalışır. Kullanım alanları farklılık gösterse de bu amaç değişmez. Bunun için korunacak alan ya da binanın dış yüzeyi iletkenler ile ağ biçiminde örülür ve topraklanır. Özellikle binaların yüksek konumlarına akım yakalamak amacı ile uç konur. Faraday kafesinin yaygın kullanım alanlarını ve nasıl uygulandığını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:

Yanıcı, patlayıcı maddelerin depolandığı yerler: Bu tür yerlerin dış tarafı kafes şeklinde kaplanır. Binanın dış ortamındaki yüksek noktalara yıldırım yakalamak için uçlar yerleştirilir. İletkenler ve yakalama uçları birbiriyle bağlanır ve sonunda da topraklanır.
Radyo frekansı yayan cihazlar:Bu özellikte cihazların konulduğu kabinler, cihazın çevreye parazit radyo sinyalleri yaymasını engellemek için dış metal kılıfın aracılığıyla topraklanır.
Telsiz aracılığıyla haberleşmenin yapıldığı yerler:Bina içindeki telsiz cihazı sinyallerinin dış ortama çıkmasını ve dinlenmesini engellemek için bina dışına Faraday kafesi inşa edilir. Binada telsiz cihazıyla haberleşme yapılmasa dahi, duvarlarda bu tarzda demirler olmadığı için binaların üzerindeki baz istasyonları sağlık açısından büyük bir tehlike oluşturmaktadır.
Elektronik kartlarda olan radyo frekans parçaları:Radyo ve TV tuneri, GSM alıcı ve verici devreleri gibi radyo frekans amaçlı modüller ya da elektronik devre bölümleri, sac bir kapakla kapatılıp topraklanarak elektronik karta ve çalıştığı ortama bozucu sinyaller yayması önlenir. EMC (Elektromanyetik Uyumluluk) yönetmeliğine göre bu gibi tedbirleri almak zorunludur. Elektrikli cihazların gerek radyo sinyali olarak gerekse iletken hatlar üzerinden parazit dalgaları yaymasına müsaade edilmemektedir.

Sonuç olarak Faraday kafesi uygulaması maliyetli olmasına karşın elektrik sahalarına karşı hassas cihazların bulunduğu yerlerde kullanılmaktadır. Bu maliyet, korunmak istenen cihazlar dikkate alındığında çok daha ucuza da gelebilmektedir. Eğer hassas bir cihaz yoksa Faraday kafesi yerine diğer yıldırımdan korunma metotları uygulanmakta, çoğunlukla başarılı ve yeterli olabilmektedir.

KAYNAKÇA:

https://elektrikinfo.com/faraday-kafesi-nedir/

https://physics.stackexchange.com/questions/98104/why-does-a-faraday-cage-protect-you-from-high-currents

İlginizi çekebilecekler diğer içerikler