Kooi van Faraday
Olaf
stelde deze vraag op
04 juli 2017 om 11:59.
Hallo allemaal,
Voor het profielwerkstuk wil ik proberen het verband tussen de maaswijdte en de frequentie van elektromagnetische straling te bepalen. Hiervoor heb ik eerst een kleinere kooi gemaakt van schapengaas en dat opgerold in de vorm van een cilinder. de uiteinden heb ik dichtgemaakt met aluminiumfolie, zodat daar geen mazen zijn. In de kooi hebben wij een radio als ontvanger en als verzender van de signalen hebben wij een meetzender. Met die twee kunnen wij bepalen of er wel of geen signaal wordt ontvangen. De maximale maaswijdte diagonaal is ongeveer 25 centimeter, maar zelfs frequenties van 150 kHz komen er nog doorheen. Dit zou volgens de vuistregel, die zegt dat de maaswijdte minimaal 1/10 van de golflengte moet zijn, niet moeten kunnen. De kooi is overal goed verbonden, het is van een geleidend materiaal en er zijn geen draadjes die buiten de kooi steken. Zou iemand ons kunnen uitleggen waarom het alsnog niet werkt.
Alvast bedankt
Bijlagen:
Reacties
Tobias
op
04 juli 2017 om 12:04
Hallo Olaf,
Toevallig heb ik precies hetzelfde probleem! Heb thuis zo een kooi in elkaar gezet, van geleidend ijzer, overal goed bevestigd: Toch, alsof de kooi er niet was, kwamen alle soorten elektromagnetische straling er gewoon doorheen. Ben zeer benieuwd of iemand hier een antwoord op kan vinden, wellicht nog een extra eis aan een goede kooi van faraday?
Groet, Tobias
Theo de Klerk
op
04 juli 2017 om 12:59
Veldlijnen van een elektrisch veld moeten eindigen op de kooi (en laten daar wellicht elektronen in de draad wat verschuiven). Een wisselend veld zal een golflengte moeten hebben (waarbinnen de sterkte wisselend tussen maximum/nul/minimum) die ongeveer gelijk is aan het traliewerk van de kooi - en liefst veel groter.
λ = c/f
= 3.108/(150.103) = 2000 m (105 Hz is LF (lange golf), detectiepoortjes)
Dat is veel groter dan jullie 25 cm diagonaal dus je zou aannemen dat de kooi de straling grotendeels tegenhoudt.
Olaf
op
04 juli 2017 om 13:57
Beste Theo,
Wij hadden ook al een vuistregel gevonden. Deze vuistregel zegt dat de maaswijdte kleiner moet zijn dan 1/10 van de golflengte en daar hebben wij ook aan gedacht bij het maken van de kooi. Het probleem is dat de kooi de straling totaal niet tegenhoudt terwijl de maaswijdte klein genoeg is. Wij weten alleen niet waarom de kooi niet werkt en daar hopen wij antwoord op te krijgen.
Theo de Klerk
op
04 juli 2017 om 14:20
Tja... het zou moeten werken, behalve als
- de kooi niet gesloten is (rondom, niet alleen een "bovenkant")
- niet of slecht geleidend is
- de kooi wellicht rondom is maar de onderdelen geen gesloten doos vormen
Dat zijn factoren waardoor elektrische velden toch doordringen. Maar of dat bij jullie ook het geval is?
Jan van de Velde
op
04 juli 2017 om 16:39
Een kooi van Faraday is geen alles of niks situatie, maar altijd een kwestie van signaalvermindering, en die meten we in decibel.
Voor (statische) elektrische velden werkt dat een heel stuk beter dan voor wisselende elektromagnetische velden.
Een radio, en toch zeker een langegolfradio, is per definitie heel erg gevoelig, omdat de te ontvangen signalen in de praktijk altijd heel zwak zijn. Afstand tot de zender is ook een factor, al begrijp ik niet precies waarom.
Al met al verbaast het me niks dat jullie kooi totaal niet werkt, maar het naadje van de kous ken ik er ook niet van. Eén ding weet ik wel: die vuistregel van mazen die veel kleiner zijn dan de golflengte gaat niet op als de kooi zelf ook veel kleiner is dan de golflengte, en is zeker niet even geldig over het hele spectrum.
Mooie opdracht voor een profielwerkstuk om dat eens allemaal op een rijtje te zetten. Maar dat gaat natuurkundig héél diep.
groet, Jan
Olaf
op
04 juli 2017 om 18:07
Jan van de Velde plaatste: Afstand tot de zender is ook een factor
Weet u of het dan om de afstand tussen de ontvanger en de zender, de ontvanger in de kooi en de wand van de kooi of de zender buiten de kooi en de wand van de kooi gaat?
Groeten Olaf
Jan van de Velde
op
04 juli 2017 om 20:44
voor wat ik las ging het om de afstand zender tot kooi. Ik kan het nu even niet terug vinden. Is dat misschien een kwestie van hoe (on)evenwijdig de golven zullen zijn?
Olaf
op
05 juli 2017 om 10:13
Jan van de Velde plaatste:
Eén ding weet ik wel: die vuistregel van mazen die veel kleiner zijn dan de golflengte gaat niet op als de kooi zelf ook veel kleiner is dan de golflengte
Nog een vraag. Gaat het echt om de grootte van de kooi of is er een minimaal aantal mazen die je nodig hebt en weet u bij welk deel van het spectrum die regel wel min of meer klopt?
Jan van de Velde
op
05 juli 2017 om 13:20
>hier is alles lang nog niet van bekend, en het afschermen van signalen en ruis is allemaal zo'n ingewikkeld geheel dat consultantsbureaus tarieven van vele duizenden euro's per dag kunnen vragen voor op maat gemaakte oplossingen.
Ik zou dan maar keuken-aluminiumfolie overal opplakken. Dichte doos.
Spaart veel geld... zou in klaslokalen ook wel handig zijn om die eeuwige mobieltjes eens tot zwijgen te brengen.
Olaf
op
05 juli 2017 om 13:28
Hartstikke bedankt Jan en Theo voor de hulp. We kunnen nu weer enigszins verder met het profielwerkstuk.
Met vriendelijke groeten,
Olaf Apeldoorn
Jan van de Velde
op
05 juli 2017 om 14:11
ik zou zeggen, ga vooral Engels googlen voor je literatuuronderzoek
faraday cage, signal, interference, attenuation en meer zulks.
en dan kom je allerlei spannends tegen. Maar nergens een definitieve beschrijving voor alle denkbare gevallen, anders had ik je daar wel al heen gestuurd.
groet, Jan
