Даже если физика не была вашим любимым предметом, вы наверняка слышали о клетке Фарадея. Это одно из самых впечатляющих применений физических законов в реальной жизни, причем вы легко можете собрать такую конструкцию своими руками. Если хотите узнать, как построить клетку Фарадея, оставайтесь с нами — и убедитесь, насколько это просто!
Прежде чем перейти к увлекательному практическому проекту, давайте вспомним изобретателя — Майкла Фарадея. Этот британский ученый совершил прорыв в области электромагнетизма и электрохимии. Фактически, именно ему мы обязаны многими благами современной цивилизации. Его работы с магнитными полями привели к созданию электромагнитных устройств, что положило начало эре электрических моторов и использованию электричества как основного источника энергии для современных технологий.
Трудно представить, как выглядел бы наш мир сегодня, не имей мы возможности питать электричеством свои устройства. Многие технологические достижения либо не существовали бы, либо приняли совершенно иную форму.
Помимо закладки основ для электродвигателя, Фарадей сделал и другие замечательные открытия:
- как применять электромагнитные поля в физике;
- обнаружил влияние магнетизма на световые лучи;
- сформулировал принцип электромагнитной индукции;
- установил законы электролиза.
Это был человек с ненасытной жаждой знаний, за что ему стоит сказать отдельное спасибо. В мире не так много людей с подобным научным наследием. По своему вкладу он стоит в одном ряду с Эйнштейном и Теслой.
Теперь, когда мы отдали должное изобретателю, давайте разберемся с самим изобретением. Если расшифровать название, получится «клетка, созданная Фарадеем» — что довольно точно. Конструкция может принимать разные формы, но принцип един: она распределяет электрический заряд по внешней поверхности, не пропуская его внутрь.
Внешний слой клетки работает как проводник, позволяя току течь по поверхности, тогда как внутреннее пространство остается защищенным. Замечательно то, что внутренность клетки также экранирована от электромагнитных полей и микроволн.
Как вы догадываетесь, у этого явления масса применений в повседневной жизни:
- Благодаря Фарадею и его клетке мы знаем, как защитить электроприборы от ударов молнии и скачков напряжения, отводя избыточную энергию и сохраняя в безопасности чувствительную «начинку».
- Еще одна важная область — авиация. Самолеты регулярно пролетают через грозовые фронты и нередко попадают под удар молнии. Не будь защиты для пассажиров и бортовой электроники, в небо вряд ли бы кто-то решился подняться.
- Обычный автомобиль — та же клетка Фарадея, укрывающая нас от молнии во время грозы.
- Микроволновые печи — своего рода перевернутые клетки: они удерживают микроволновую энергию внутри, используя ее для разогрева пищи.
- Экранированные кабели применяют эффект клетки Фарадея для защиты сигналов от помех. Например, сигнал на телевизионном кабеле остается четким благодаря экрану. Без него он бы смешивался с другими сигналами извне.
- Важные телекоммуникационные системы защищены от электрических воздействий с помощью клеток Фарадея.
- В больницах есть свои «комнаты Фарадея» — кабинеты МРТ, где необходимо экранировать любые внешние электрические помехи для получения четкого изображения.
- Конфиденциальные государственные и бизнес-переговоры ведутся в залах Фарадея, где устройства прослушки бесполезны.
- Все современное вооружение основано на системах связи, что делает его уязвимым для атак с применением ЭМИ (электромагнитных импульсов). Клетка Фарадея защитит технику от такого воздействия.
Защита электроники от ЭМИ
ЭМИ, или электромагнитный импульс, — это событие (естественное или рукотворное), способное за несколько секунд отбросить человечество в каменный век. Такие явления могут возникать естественно (вспышки на Солнце) или быть результатом человеческой деятельности (террористическая атака). Опасность ЭМИ в выбросе огромного количества гамма-лучей в атмосферу. К счастью, наша атмосфера обычно защищает нас от этой угрозы.
Но если интенсивность лучей резко возрастает, возникает ЭМИ. Электромагнитный импульс распространяется в воздухе со скоростью света, выводя из строя любую электронику на своем пути. Линии электропередач, вышки сотовой связи, микроволновки, фены, радио, телевизоры — все, что работает на электричестве, будет уничтожено.
Вот почему изобретение Фарадея так важно: в случае электромагнитного импульса электроника внутри клетки останется невредимой. Поскольку конструкцию легко собрать из недорогих материалов, стоит задуматься о защите ценных устройств. Конечно, это может показаться паранойей — ведь таких атак еще не было. Но, как говорится, береженого и Бог бережет. Жители Нагасаки тоже не ожидали ядерного удара.
Трудно даже представить хаос, который вызовет ЭМИ, особенно в наш технологичный век. Электромобили остановятся (даже на ходу), кардиостимуляторы перестанут работать, подвергая жизни людей опасности, связь прервется. Если ваши устройства будут защищены, вы сможете поддерживать контакт с государственными службами (военные, кстати, тоже используют клетки Фарадея) и получать важную информацию.
Клетка Фарадея из подручных материалов.
Вам не нужно быть гением физики, чтобы собрать клетку Фарадея вместе с семьей или друзьями. Достаточно понять базовые принципы и правильно их применить. Давайте разберем, как построить клетку из того, что наверняка есть у вас дома.
Прежде чем начать, примите несколько ключевых решений:
- Форма. Клетка может быть любой: сферической, треугольной, причудливой. Если выберете классический прямоугольный вариант — тоже хорошо. Главное помните: форма не влияет на эффективность.
- Проводящий материал. Выберите материал для внешнего слоя. Это несложно — подойдет любой проводник. Алюминиевые листы — самый доступный и эффективный вариант для домашней клетки.
- Отверстия: быть или не быть. Клетка может иметь отверстия в стенках, если они достаточно малы относительно длины электромагнитной волны. Поэтому алюминиевая сетка — отличный вариант для внешнего слоя. Также подойдут металлические контейнеры: мусорные баки или оцинкованные ведра. Особое внимание уделите дверце — в этом месте возможны утечки. Зона двери требует дополнительной изоляции.
- Заземление. Это не обязательное, но强烈но рекомендуемое условие. На случай непредвиденных обстоятельств заземление добавит безопасности — клетка не накопит опасный заряд.
- Влагопоглотитель. Создайте внутри сухую среду для устройств. Бессмысленно спасти технику от ЭМИ, чтобы она вышла из строя от влаги. Несколько влагопоглощающих пакетиков по 50 грамм будет достаточно.
Теперь, когда все учтено, приступим к строительству:
- Заверните каждое устройство, которое планируете поместить в клетку, в прочную алюминиевую фольгу. Если у предмета есть острые углы, предварительно оберните его тканью — так вы избежите повреждения фольги. Идеально наложить 3 слоя фольги на каждый предмет.
- Возьмите контейнер, который будет служить клеткой, и проложите внутренний защитный слой. Подойдет поролон или картон. Поролон обеспечит лучшую амортизацию, но если вы не планируете бросать клетку, картона будет достаточно. Убедитесь, что защитный слой покрывает все внутренние поверхности. Устройства не должны касаться стенок контейнера — особенно если это оцинкованный мусорный бак.
- Поместите внутрь влагопоглотитель и подготовленные устройства.
- Закройте крышку и дополнительно проклейте стык алюминиевым скотчем. Этот слой нужен для идеальной герметизации — от этого зависит работоспособность всей конструкции.
Вот как это работает:
Поздравляем! Ваша самодельная клетка Фарадея готова защищать электронику от ЭМИ.
Финальный тест — проверка результата.
Разумеется, мы не можем устроить ЭМИ для проверки клетки, но есть другие способы. Поместите внутрь включенное радио с максимальной громкостью. До герметизации вы будете слышать сигнал. После закрытия крышки и проклейки швов радио должно замолчать — сигнал не проходит. Если вы позвоните на телефон внутри клетки, он должен быть недоступен. Если это так — вы все сделали правильно, и клетка готова к использованию.
Если же радио продолжает играть, а телефон звонит, ищите щели в контейнере или дыры в фольге.
Полезные советы.
Теперь, когда мы знаем, как защитить устройства, рассмотрим несколько хитростей для большей эффективности:
- Используйте нейлоновые чулки, наполненные силикагелем (наполнитель для кошачьих туалетов), для поглощения влаги. Это экономичный и действенный способ поддерживать сухость внутри клетки;
- Укладывайте вещи в банк в том порядке, в котором они могут вам понадобиться. Те предметы, которые потребуются в первую очередь, размещайте сверху;
- Можно встроить в клетку солнечную панель — тогда вы сможете заряжать устройства даже при отключении электросетей;
- Если у вас нет готовой клетки, а защита нужна срочно, воспользуйтесь микроволновой печью. Это готовая миниатюрная клетка Фарадея — просто поместите небольшие устройства внутрь, и они будут защищены от ЭМИ.
Какую электронику стоит положить в клетку.
В первую очередь учитывайте размер клетки. Вы же не сможете поместить большой телевизор в маленький мусорный бак? Впрочем, после ЭМИ телевизоры вряд ли будут кому-то нужны — не до развлечений.
Думайте о компактных устройствах, без которых жизнь в кризисной ситуации усложнится. Вот примерный список:
- Слуховой аппарат;
- Запасной кардиостимулятор (если вы или ваш близкий используете его);
- Радио на солнечных батареях;
- Двухсторонняя рация;
- Мобильный телефон;
- Ноутбук;
- Планшет;
- Светодиодный фонарь с запасом батареек;
- Зарядные устройства;
- Аккумуляторы и обычные батарейки;
- USB-зарядное устройство и портативные солнечные панели;
- Внешний жесткий диск с резервными копиями важных данных;
- Флешки с оцифрованными документами и фотографиями;
- Дозиметр радиации — пригодится для проверки уровня радиации после ЭМИ.
Список можно продолжать в зависимости от доступного пространства. Вы всегда можете сделать несколько клеток для разных категорий устройств. Главная идея — сохранить критически важное оборудование, которое поможет в чрезвычайной ситуации. Если клеток несколько, подпишите их, чтобы не пришлось каждый раз вскрывать для проверки содержимого.
Теперь вы теоретически готовы к самому мрачному сценарию. Разумеется, никто не тестировал подобные самодельные клетки в условиях реального ЭМИ (и давайте надеяться, что никогда и не испытает). Но, как известно, предупрежден — значит вооружен.
Действительно ли вам нужно защищать свои устройства?
Главный вывод прост: мир, каким мы его знаем, довольно хрупок и может измениться за секунды. Мы даже не осознаем, насколько зависим от планшетов, ноутбуков, систем навигации, радио и прочих гаджетов. Кажется, будто они были с нами всегда, и ничто не может их уничтожить. Многие живут в своем «пузыре», не задумываясь о возможных угрозах и своих действиях в критической ситуации. Самое время выйти из зоны комфорта и начать готовиться к разным сценариям.
Если завтра произойдет атака с применением ЭМИ, половина населения не будет понимать, что случилось. Представьте, как легко террористам может быть разрушить наши системы связи, энергосети и финансовую инфраструктуру (мы не раз видели подобное в фильмах).
Все эти системы работают на электричестве, что делает их крайне уязвимыми. Мы окажемся в информационном вакууме, а когда осознаем произошедшее, расстановка сил в мире может измениться. Это мрачный сценарий, и будем надеяться, что он никогда не реализуется. Но вопрос остается: а что, если?
Самодельная клетка Фарадея может стать последним барьером между вами и хаосом. Почему бы не построить ее — ведь это действительно простой и увлекательный проект?
