在 1831 年,英国的迈克尔·法拉第从另类的视角看到了电磁感应。1800 年,丹麦物理学家欧斯特德发明了第一种元素电池, 但是当欧斯特德意识到自己的电池除了可以产生直接电流和化学反应以外,它们中还隐藏着一种更为隐蔽的力量时,他却无法看到这里面的潜在意义。
这种力量就是电磁感应。当一个电流通过一条导线时,周围会产生一个电磁场。这个场可以通过磁感应线展现出来。如果周围有一些导体——比如另一根线——那么当这根导线里面有电流的时候,磁场就会改变。这个改变的磁场会在下一根导线里面产生电动势。
法拉第利用这个特性和一些实验构造了一个简单的装置来展示电磁感应。一个铁环,上面缠绕着两根相互几乎完全接触的铜线,片刻之间,电流就从一根线流到了另一根。在这个过程中,就连铁环都变得微微发热。这个装置后来被称为法拉第环(Faraday’s ring)。
这个实验仅仅是个小玩具,但它揭示了大自然之中一个非常重要的原理。这个原理引发了一连串的发明和发现。其中一些是手机,其中一些是放射性核素的成像,还包括用于数据传输的光纤等等。接下来,让我们来看看这个原理将带来的下一个变革——“法拉第笼”。
法拉第笼(Faraday cage)是一个封闭的,由金属导体制成,能够有效地将电磁波屏蔽在内部的结构。它最早是由英国物理学家迈克尔·法拉第于 1836 年发明的。由于电磁波在封闭的导体中传播时会发生反射作用,从而被隔离在导体之外,因此,电磁波不会穿透导体表面。当电磁波遇到外壳时,会像水流遇到了大坝,被外壳隔绝在外,形成一种“泄洪”现象,因此不会对电子器件造成干扰和损害。
法拉第笼不仅被人们广泛使用,而且在现代技术中应用广泛。例如,通过导电物质覆盖的烤箱、微波炉和防静电地板,以及防止无线电干扰的屏蔽房间等等。
当有机器和设备开始越来越多地使用电磁波进行控制和通讯时,建立一个封闭的,高度屏蔽的结构将变得更为重要。这些结构通常都遵循着同样的设计指南,但是它们仍旧需要在保证足够的强度和支持性的情况下,通过内部的屏幕来滤除电磁波。