הצגת המקור של הדף "כלוב פאראדיי"

[[קובץ:Faraday cage.gif|ממוזער|שמאל|250px|המחשה של כלוב פאראדיי]]
[[קובץ:Faraday cage - FISL 14 - 2013-07-03.ogv|300px|ממוזער|שמאל|הדגמה של כלוב פאראדיי]]
'''כלוב פאראדיי''' (ב[[אנגלית]]: '''Faraday cage''') הוא מתקן שמונע מ[[שדה חשמלי|שדות חשמליים]] מלחדור לתוכו. ה[[פיזיקאי]] הניסיוני הבריטי [[מייקל פאראדיי]] היה הראשון שבנה כלוב שכזה ב-[[1836]].

פאראדיי הבין כי כל מה שנמצא בחלל הפנימי המוקף לגמרי במוליך יהיה "מוגן" מהשפעתם של שדות אלקטרומגנטיים מחוץ למוליך (כתוצאה מ[[חוק גאוס]], ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] בתוך [[מוליך]] מתאפס). פאראדיי בנה חדר המצופה ב[[רדיד אלומיניום|יריעות אלומיניום]] ומיקם בתוכו [[אלקטרוסקופ]]. המכשיר הוסיף למדוד מטען חשמלי אפסי בתוך החדר גם כשקירותיו הופגזו במטענים שחולל פאראדיי.

הפיזיקאי ה[[איטלקי]] [[ג'ובאני בטיסטה בקריה]] חזה עוד ב[[המאה ה-18|מאה ה-18]] את שפאראדיי הצליח להוכיח.

==עקרון פעולה - תיאור פיזיקלי==
ניתן להבין את פעולתו של כלוב פאראדיי אם נתאר לעצמנו שהשדה החיצוני גורם להיווצרותו של התפלגות [[מטען חשמלי|מטען]] במעטפת הכלוב אשר יוצרת שדה חשמלי זהה בגודלו והפוך בכיוונו לשדה החיצוני. שני השדות מבטלים האחד את השני.

===מקרה אידיאלי===
עקרון הפעולה הפיזיקלי של כלוב פאראדיי ניתן לתיאור על ידי מערכת של [[מוליך]] אידיאלי סגור וחלול, החוסם נפח ריק מחומר ובפרט מ[[מטען חשמלי]].
בחומר מוליך נושאי המטען (לרוב [[אלקטרון|אלקטרונים]]) חופשיים לנוע, ולכן כל התפלגות מטען בו - כתוצאה משדה חיצוני כלשהו בסביבתו - תיווצר אך ורק על שפת המוליך. במילים אחרות - לא תיתכן צפיפות מטען נפחית במוליך. {{ש}} {{ש}}
לכן, מ[[חוק גאוס]] נובע כי ה[[שדה חשמלי|שדה החשמלי]] במוליך חייב להתאפס: <math>\vec{E}_{cond}=0</math>. לפיכך, ה[[פוטנציאל חשמלי|פוטנציאל החשמלי]] במוליך הוא '''קבוע'''. כמו כן, בנפח החסום מתקיימת [[משוואת לפלס]]: <math>\nabla^{2} \varphi=0</math>. פתרון המשוואה עבור תנאי השפה שמקנה המוליך (בעל הפוטנציאל הקבוע) הוא: '''הפוטנציאל בנפח החסום קבוע''' גם הוא, ושווה לזה במוליך.{{ש}}{{ש}}
מכאן, לפי הקשר: <math>\vec{E}=-\nabla \varphi</math>, '''השדה בתוך הנפח מתאפס''', ללא קשר לשדה החיצוני בסביבה החיצונית של המוליך.

===מקרה כללי===
[[קובץ:Cage de Faraday.jpg|ממוזער|"כלוב" פאראדיי - מתקן ייעודי להדגמת התופעה]]
עבור כל מקרה מורכב יותר (לא אידיאלי) ההתנהגות האיכותית של התופעה נשמרת, אך נוצרים אי-דיוקים בתופעות המתוארות במקרה הפשוט. בפרט, כתוצאה מכך ניתן לעיתים למדוד בכל זאת השפעה של שדה חיצוני בתוך החלל העטוף על ידי המוליך.

כך למשל, תיאור התופעה עבור קיום של [[גל אלקטרומגנטי]] בסביבת המוליך נשמר באופן איכותי, אך '''"בידוד"''' הכלוב תלוי מאוד במספר גורמים - העיקריים בהם הם ה[[התנגדות חשמלית|התנגדות החשמלית]] של המוליך, עוביו, קיום "חורים" במעטפת שהוא יוצר וגודלם (ביחס לסדר גודל [[אורך גל|אורך הגל]]). מסיבה זו, ניתן לעיתים לקלוט ולשדר מידע ממכשיר סלולרי בתוך מעלית (אם כי האיכות ירודה לרוב, בדיוק בשל תופעה זאת).

==שימושים==
* [[תנור מיקרוגל]] מכיל רשת מוליכה סביב תא החימום, כדי למנוע מ[[גלי מיקרו|גלי המיקרו]] הנוצרים בו "לזלוג" לחלל החדר.
* תוצר לוואי של מיסוך קליטה למכשיר סלולרי בתוך מעלית, העשויה לרוב ממתכת מוליכה.
* חלל הנוסעים ב[[מכונית]] עטוף בפח ובשלדת פלדה מוליכים (במידת מה), ולכן ניתן למצוא את [[אנטנה|אנטנת]] ה[[רדיו]] מחוץ לחלל הרכב.
* "כלוב" פאראדיי: מתקן ייעודי להדגמת התופעה, בו אדם עומד בכלוב הבנוי מרשת מתכתית מוליכה. בסביבת הכלוב מופעל [[מתח חשמלי]] גבוה מאוד, היוצר מעין "[[ברק]]" הפוגע בכלוב, אך למרות ה[[זרם חשמלי|זרם החשמלי]] הגבוה הקיים בסביבתו - האדם שבתוך הכלוב מוגן לחלוטין ואינו מרגיש כלום (ראו סרטון בראש הערך "הדגמה של כלוב פאראדיי").
* כלי תעופה כמטוס או טיל שיגור, מוגנים על ידי תכנון גופם ככלוב פאראדיי, כדי למנוע כשל מערכות במקרה של [[מכת ברק]]{{הערה|{{וואלה|אסור לפספס|תיעוד מרהיב ומדויק: הרגע בו ברק פגע ברקטה רוסית בזמן שיגור|3239062|1 ביוני 2019}}}}.
* ישנה חליפת מתכת (נקראת חליפת voltrex) שניתן ללבוש המשמשת מעין "כלוב פאראדיי", ואז ניתן לעשות פעלולים עם חשמל{{הערה|{{יוטיוב|irAYUU_6VSc|שם=David Blaine's Next Act: An Electrifying Stunt {{!}} The New York Times|אורך=2:17}}}}.

== ראו גם==
*[[הארקה]]
*[[כליא ברק]]
==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* ד"ר [[אבי סאייג]], [https://davidson.weizmann.ac.il/online/scienceathome/physics/איך-לחסום-קרינת-סלולר-ורדיו-–-כלוב-פאראדיי איך לחסום קרינת סלולר ורדיו? - כלוב פאראדיי], באתר [[מכון דוידסון לחינוך מדעי]]
* {{סרטונים}} [http://www.youtube.com/watch?v=mUWxYesR5Wo&feature=related הדגמה של כלוב פאראדיי בהרצאה באוניברסיטת בון], באתר [[יוטיוב]]

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}
{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:אלקטרומגנטיות]]
[[קטגוריה:הממלכה המאוחדת: תגליות]]