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法拉第笼

法拉第笼(Faraday Cage)是一个由金属或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔·法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成,其笼体与大地连通,高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆,当放电杆尖端距笼体10厘米时,出现放电火花,根据接地导体静电平衡的条件,笼体是一个等位体,内部电势差为零,电场为零,电荷分布在接近放电杆的外表面上。
中文名
法拉第笼
外文名
Faraday Cage
意为
由金属或者良导体形成的笼子
类型
等位体
功能
防止电磁场进入或逃脱的金属外壳

目录

法拉第笼法拉第笼

法拉第笼(Faraday cage)是防止

表演时先请几位观众进入笼体后关闭笼门,操作员接通电源,用放电杆进行放电演示。这时即使笼内人员将手贴在笼壁上,使放电杆向手指放电,笼内人员不仅不会触电,而且还可以体验电子风的清凉感觉。这是因为人体触电的原因是身体的不同部位存在电位差,强电流通过身体,此时手指虽然接近放电火花,但放电电流是通过 手指前方的金属网传入大地,身体并不存在电位差,没有电流通过,所以没有触电的感觉。

高压带电作业操作员的防护服就是用金属丝制成,接触高压线时形成等电位,人体不通过电流,起到保护作用。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的电场和电磁波干扰,这叫做“静电屏蔽”。许多仪器设备采用接地的金属外壳可有效地避免壳体内外电场的干扰。由于法拉第笼的电磁屏蔽原理,所以在汽车中的人是不会被雷击中的,而且在同轴电缆也可以不受干扰的传播讯号。

静电屏蔽

导体的外壳对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响,这种现象称为

法拉第笼的演示说明了

美国

法拉第笼法拉第笼
雷电电池过电压防护

雷电电磁过电压防护, 由上节可知,法拉第笼的基本作用之一就是屏蔽作用,既能屏蔽磁场,也能屏蔽电磁场。对于雷电流,由于电流很大,在法拉第笼的屏蔽层感应很大的雷电流,这时法拉第笼还可起分流和均流的作用,并利用其屏蔽金属的对称性,削弱电磁脉冲的干扰。因此,作为防雷设备,法拉第笼可用于雷电电磁脉冲过电压的防护。

代替避雷针作直击雷防护

用法拉第笼做避雷针防直击雷的可能性问题,已为我国电力行业长期运行实践证明是行之有效的。早在1956年,我国电力行业标准《3~220 kV系统电气设备过电压保护导则》就规定:金属结构屋顶的直击雷保护,将金属屋顶接地即可,无须再安装避雷针(屋顶上有其他设备时的避雷针保护除外)。现在高层建筑物的金属屋顶防直击雷的应用,就是电力行业应用的推广技术。

法拉第笼防雷作用的局限性

法拉第笼的防雷作用是很大的。但是,雷电流进入接地装置所引起的地电位升高的反击过电压(IR)对设备和人身的危害,法拉第笼就无法进行防护。从这个意义上说,法拉第笼的防雷作用对高压输电线路的防雷几乎毫无作用。这是因为高压输电线路防雷技术的基本原理是建立在雷电流进入接地装置时所引起的地电位升高的反击过电压的防护基础之上的。

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