法拉第籠作用原理

表演時先請幾位觀眾進(jìn)入籠體后關(guān)閉籠門，操作員接通電源，用放電桿進(jìn)行放電演示。這時即使籠內(nèi)人員將手貼在籠壁上，使放電桿向手指放電，籠內(nèi)人員不僅不會觸電，而且還可以體驗電子風(fēng)的清涼感覺。這是因為人體觸電的原因是身體的不同部位存在電位差，強電流通過身體，此時手指雖然接近放電火花，但放電電流是通過 手指前方的金屬網(wǎng)傳入大地，身體并不存在電位差，沒有電流通過，所以沒有觸電的感覺。

高壓帶電作業(yè)操作員的防護服就是用金屬絲制成，接觸高壓線時形成等電位，人體不通過電流，起到保護作用。外殼接地的法拉第籠可以有效地隔絕籠體內(nèi)外的電場和電磁波干擾，這叫做“靜電屏蔽”。許多儀器設(shè)備采用接地的金屬外殼可有效地避免殼體內(nèi)外電場的干擾。由于法拉第籠的電磁屏蔽原理，所以在汽車中的人是不會被雷擊中的，而且在同軸電纜也可以不受干擾的傳播訊號。

法拉第籠（Faraday cage）是防止電磁場（EM field）進(jìn)入或逃脫的金屬外殼。一個理想的法拉第籠由一個未破損的、完美的導(dǎo)電層組成。在實際中這種理想狀態(tài)是不能達(dá)到的，但是能夠通過使用細(xì)網(wǎng)的銅篩來達(dá)到。為了達(dá)到最佳性能，法拉第籠應(yīng)直接接地。

法拉第籠（Faraday cage）在必須阻止漂移的電磁場進(jìn)入的電子實驗室里應(yīng)用。這在敏感的無線接收設(shè)備的測試中非常重要。另外，法拉第籠可以防止由電腦顯示器陰極射線管（CRT）發(fā)出的電磁場的逃脫。這些場能夠被中途截取并破譯，這樣黑客在不需要信號線、電纜和攝像設(shè)備的情況下就可以遠(yuǎn)程實時地看到屏幕上的數(shù)據(jù)。這種行為被稱為屏幕輻射竊密（van Eck phreaking），它也能被政府官員用于查看罪犯和某些犯罪嫌疑人的計算機使用活動。

導(dǎo)體的外殼對它的內(nèi)部起到“保護”作用，使它的內(nèi)部不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。

在工程技術(shù)中，如果需要屏蔽的區(qū)域較大，還可采用金屬屏蔽網(wǎng),也有良好的屏蔽效果。在電子儀器中，為了免受靜電干擾，常利用接地的儀器金屬外殼作屏蔽裝置。電測量儀器中的某些聯(lián)接線的導(dǎo)線絕緣外面包有一層金屬絲網(wǎng)做為屏蔽。某些用途的電源變壓器中，常在初級繞組與次級繞組之間放置一不閉合的金屬薄片作為屏蔽裝置。

法拉第籠的演示說明了高壓作業(yè)人員帶電工作的原理。高壓帶電操作員的防護服是用金屬絲制成的，當(dāng)接觸高壓線時，形成了等電位，使得作業(yè)人員的身體沒有電流通過，起到了很好的保護作用。如汽車就是一個法拉第籠，由于汽車外殼是個大金屬殼，形成了一個等位體，當(dāng)駕駛員在雷雨天行駛時，車?yán)锏娜瞬挥脫?dān)心遭到雷擊。

法拉第籠的演示還說明了外殼接地的法拉第籠可有效地隔絕籠體內(nèi)外電磁波干擾從而起到靜電屏蔽作用。運用這個原理，科學(xué)技術(shù)人員將許多精密儀器設(shè)備的金屬外殼接地，有效地避免了不必要的電磁干擾以及雷電襲擊。20世紀(jì)50年代建筑物的避雷網(wǎng)就是采用了法拉第籠體系，將建筑物四面用金屬接地，形成一個等位體以防備雷擊。但其靜電屏蔽作用有時也會帶來麻煩，如果電梯內(nèi)沒有中繼器的話，當(dāng)電梯關(guān)上的時候，手機信號會很不好，這就是電梯的屏蔽作用造成的。

需要說明的是，即使住在法拉第籠子里，也不能完全避免電磁輻射。法拉第籠不能屏蔽靜電和低速變化的磁場，比如地磁，在法拉第籠里，指南針照樣能工作，人類不可能完全避免電磁輻射。

美國紐約當(dāng)?shù)貢r間2012年10月8日上午，魔術(shù)師大衛(wèi)·布萊恩成功完成為期72小時的高壓電擊表演，其利用的就是法拉第籠的原理。 （大衛(wèi)·布萊恩穿著27磅(12.2千克)重的金屬盔甲挑戰(zhàn)72小時百萬伏特電擊）

雷電電池過電壓防護

雷電電磁過電壓防護， 由上節(jié)可知，法拉第籠的基本作用之一就是屏蔽作用，既能屏蔽磁場，也能屏蔽電磁場。對于雷電流，由于電流很大，在法拉第籠的屏蔽層感應(yīng)很大的雷電流，這時法拉第籠還可起分流和均流的作用，并利用其屏蔽金屬的對稱性，削弱電磁脈沖的干擾。因此，作為防雷設(shè)備，法拉第籠可用于雷電電磁脈沖過電壓的防護。

代替避雷針作直擊雷防護

用法拉第籠做避雷針防直擊雷的可能性問題，已為我國電力行業(yè)長期運行實踐證明是行之有效的。早在1956年，我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《3～220 kV系統(tǒng)電氣設(shè)備過電壓保護導(dǎo)則》就規(guī)定：金屬結(jié)構(gòu)屋頂?shù)闹睋衾妆Ｗo，將金屬屋頂接地即可，無須再安裝避雷針(屋頂上有其他設(shè)備時的避雷針保護除外)?，F(xiàn)在高層建筑物的金屬屋頂防直擊雷的應(yīng)用，就是電力行業(yè)應(yīng)用的推廣技術(shù)。

法拉第籠防雷作用的局限性

法拉第籠的防雷作用是很大的。但是，雷電流進(jìn)入接地裝置所引起的地電位升高的反擊過電壓(IR)對設(shè)備和人身的危害，法拉第籠就無法進(jìn)行防護。從這個意義上說，法拉第籠的防雷作用對高壓輸電線路的防雷幾乎毫無作用。這是因為高壓輸電線路防雷技術(shù)的基本原理是建立在雷電流進(jìn)入接地裝置時所引起的地電位升高的反擊過電壓的防護基礎(chǔ)之上的 。2100433B

在物理學(xué)和化學(xué)，尤其在電化學(xué)中法拉第常數(shù)是一個重要的常數(shù)。它是一個基本常數(shù)，其值只隨其單位變化。在電解、電鍍、燃料電池和電池等涉及到物質(zhì)與它們的電荷的工藝中法拉第常數(shù)都是一個非常重要的常數(shù)。因此它也是一個非常重要的技術(shù)常數(shù)。

在計算每摩爾物質(zhì)的能量變化時也需要法拉第常數(shù)，一個例子是計算一摩爾電子在電壓變化時獲得或者釋放出的能量。在實際應(yīng)用中法拉第常數(shù)用來計算一般的反應(yīng)系數(shù)，比如將電壓演算為自由能。

它又分為兩個子定律，即法拉第第一定律和法拉第第二定律。

法拉第定律第一定律

第一定律即為在電極界面上發(fā)生化學(xué)變化物質(zhì)的質(zhì)量與通入的電量成正比。

法拉第第一定律法拉第的研究表明，對單個電解池而言，在電解過程中，陰極上還原物質(zhì)析出的量與所通過的電流強度和通電時間成正比。當(dāng)我們討論的是金屬的電沉積時，用公式可以表示為：

M=KQ=KIt

式中，M—析出金屬的質(zhì)量；K—比例常數(shù)（電化當(dāng)量）；Q—通過的電量；I—電流強度；t—通電時間。

法拉第定律第二定律

第二定律即為通電于若干個電解池串聯(lián)的線路中，當(dāng)所取的基本粒子的荷電數(shù)相同時，在各個電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，其物質(zhì)的量相同，析出物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。

物質(zhì)的電化當(dāng)量k跟它的化學(xué)當(dāng)量成正比，所謂化學(xué)當(dāng)量是指該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M跟它的化合價的比值，單位kg/mol。第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：k=M/Fn。

式中，n指的是化合物中正或負(fù)化合價總數(shù)的絕對值；F為法拉第恒量，數(shù)值為F=9.65×10000C/mol，它是阿伏伽德羅數(shù)N_A=6.02214×10²³mol^-1與元電荷e=1.602176·10^-19 C的積，又稱法拉第常數(shù)。

LED燈籠串是燈籠的另一種表現(xiàn)形式，將一個個燈籠串連起來作為亮化的燈具顯得更加的喜慶！