雜訊、接地與電磁相容

法拉第籠(Faraday cage)

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雷雨中坐在車內,你出奇地安全,就算車被雷擊也是,因為金屬外殼把電荷帶著繞行外側,使裡面保持平靜。這就是法拉第籠:一個封閉的導電外殼,把外部電場擋在它內部空間之外。它以麥可.法拉第命名,他著名地坐在一個鋪了金屬箔的房間裡,火花在外面劈啪炸下,而裡面的電表讀數卻完全是零。

它之所以有效,是因為導體中的電荷可以自由移動。當外部電場推擠外殼,電荷就在它表面重新排列,直到它們自己的場在內部各處恰好抵消入侵者,使內部的場為零。實心盒子做得完美,而值得注意的是,即使是網狀的、或開有小洞的盒子也運作良好,只要那些洞遠小於干擾的波長。微波爐門上的金屬網就是一個法拉第屏蔽,它的洞小到 12 cm 的微波逃不出去,卻又大到讓你看得透。

這是每個屏蔽盒、屏蔽電纜與金屬儀器外殼背後的原理。有兩個誠實的極限。其一,籠子必須接地、或至少構成一個完整的外殼,才能把攔截到的電荷引流掉,而任何接縫或過大的開口都會漏。其二,法拉第籠把電場擋得漂亮,卻對低頻磁場幾乎無能為力,那種磁場幾乎毫無阻礙地穿過普通的薄金屬。要做磁屏蔽,你需要厚、高導磁率的材料,而非法拉第籠。

一個靈敏的前置放大器做在一個壓鑄鋁盒裡,蓋子四周都鎖緊。這盒子構成一個法拉第籠,把外部無線電與市電嗡聲降低 40 到 60 dB;把蓋子拿開,嗡聲就立刻湧回來。

一個封閉、接地的金屬外殼——依物理定律,內部場為零。

法拉第籠擋的是電場與無線電,而非低頻磁場。而且它只有作為封閉、接地的外殼才有效:一道槽,或一個未接地的盒子,都會漏。

又称
Faraday shieldFaraday screen法拉第屏蔽法拉第罩