Günümüzde kullandığımız hemen hemen her şey elektrik ile çalışmaktadır. Hatta şu anda kullandığınız cihaz dahi elektrik yükünden dolayı çalışabilmektedir. Faraday Kafesi de günlük hayatımızda büyük bir yeri olan elektriğin faydalarıyla birlikte zararlarından da yararlanmamızı sağlar. Dolayısıyla günlük hayatımızda Faraday Kafesi’ne farkında olmasak da pek çok kez maruz kalmış olabiliriz. Bu yazımızda da Faraday Kafesi’nin, nasıl bulunduğunu, ne olduğunu, çalışma prensibini, kullanım alanlarını ve evde basit bir Faraday Kafesi’nin nasıl yapılabileceğini anlatacağız.
Faraday Kafesi Nasıl Bulundu?
İngiliz fizikçi Michael Faraday 1836 yılında, yüklü bir iletkenin yükünün yalnızca yüzeyine etki ettiğini fark etmesiyle Faraday Kafesi’ni keşfetmiştir. Bulunmasında rol alan deneylerden biri ise metal folyo ile kaplı bir kafes tasarlamasıdır. Bu deneyde kafesi yüksek voltajlı elektriğe maruz bırakmış ve sonrasında kafesin içerisine elektroskop ( elektrik yüklerini tespit etmeye yarayan bir cihaz ) yerleştirerek kafesin içerisinin elektrikten etkilenmediğini ve sadece metalin yüzeyinde elektriğin var olduğunu kanıtlamıştır. Ayrıca buz kovası deneyi de Farday Kafesi’ni açıklarken yapılan en meşhur deneylerindendir. Bu deney iletken bir maddenin içerisinde bulunan bir yükün maddenin yüzeyinde eşit bir yük oluşturduğunu ve yükün tamamıyla yüzeyde olduğunu göstermektedir. Elektrostatik prensiplerin öğretilmesi amacıyla hala fizik laboratuvarlarında da işlenen bu deney aynı zamanda elektrostatik ile ilgili ilk niceliksel deneydir. Ancak Faraday Kafesi’nin bulunmasında yalnızca Faraday’ın rolü yoktur. Benjamin Franklin’de Faraday’dan yıllar önce aynı fenomeni, ünlü uçurtma deneyi ve leyden şişesi (18. yüzyılda bulunmuştur. İçerisinde metal bir çubuk bulunan, yarısına kadar su veya cıva ile doldurulmuş cam bir şişedir.) ile yaptığı deneylerde keşfetmiştir. Ancak bulduğu sonuçları nasıl yorumlayacağını bilememiştir. Hatta arkadaşına yazdığı bir mektupta bu durumu “Sebebe ihtiyacım var ancak bunu bilmiyorum. Belki sen keşfedebilirsin ve bana sonra iletirsin.” diyerek dile getirmiştir. Ondan yıllar sonra Faraday, bu sebebi bulacaktır.
Faraday Kafesi Nedir?
Faraday Kafesi, yalnızca metal folyo ile değil; yalıtkan olan ve sonrasında iletken maddelerle kaplanan veya elektriği iletebilen metaller tarafından örgü şeklinde de oluşturulabilir. Ayrıca bu kafes elektrik alanın ( Bir elektrik yükünün diğer bir elektrik yük üzerinde oluşturduğu itme veya çekme kuvveti etkisidir.) hatta belirli elektromanyetik radyasyon türlerinin de içeri ya da dışarı çıkmasına da engel olur.
Faraday Kafesi Nasıl Çalışır?
İletkenlerdeki elektriğin nasıl çalıştığına bakarak Faraday Kafesi’nin çalışma prensibini anlayabiliriz. İletkenlerde elektriğin iletilmesini sağlayan negatif yüklü parçacıklar -elektronlar- bulunmaktadır. Elektrik yük olmadan iletkenlerde bu pozitif ve negetif parçacıklar eşit miktarda bulunur. Elektrik yüke sahip bir nesne metale yaklaştığında birbirinden ayrılır. Metaldeki elektronlar nesnenin yük türüne göre farklı davransalar dahi aynı etkiyi oluşturarak nesneyi yükten arındırırlar. Yani yükler nesnenin elektrik alanını yok ederek, karşıt bir elektrik alan -elektrostatik indüksiyon- oluşturur. Karşıt alan metalin içini ve içinde bulunan nesneyi dışta bulunan statik yüklerden korur. Kısacası Faraday kafesleri de aynı prensiple çalışır; elektrostatik yükleri dışa dağıtarak içlerinde bulunan nesnelere kalkan görevi görmektedirler.
Kullanım Alanları Nedir?
Faraday kafesleri, içlerinde bulunan maddeleri radyasyon ve elektriğin zararlı etkilerinden koruyabildiklerinden çeşitli kullanım alanlarına sahiptirler. Bunlar devlet sırlarının korunmasından tutun da bir binayı yıldırımdan korumaya hatta bir mikrodalga fırının içinde oluşan mikrodalgaların dışarı çıkmamasını da kapsamaktadır. Ayrıyeten radyo frekansı yayan cihazların, bulundukları yere radyo sinyalleri yaymamaları, gizli haberleşmelerin yapıldığı telsiz odalarında bu konuşmaların dışarı sızmaması ve elektronik kartların bozucu sinyaller almasını engellemek için de kullanılabilmektedir. Bazen ise oluşturulan bir yapı (metalden dolayı) başlı başına bir Faraday kafesi özelliği gösterebilmektedir. Uçak ve arabaların yıldırımdan etkilenmemesinin, asansörler ve tünellerde telefonların çekmemesinin sebebi de budur.
Kendi Faraday Kafesimizi Nasıl Yapabiliriz?
Evde basit bir Faraday kafesi yapmak oldukça maliyetsiz ve kolaydır. Peki, nasıl mı? İhtiyacınız olan şeyler 2 cep telefonu ve alüminyum folyodan ibaret. Şebekenin çektiği bir yerde (kontrol etmek için telefonu alüminyum folyoya sarmadan önce arayabilirsiniz) bir telefonu, alüminyum folyoya sarıp diğer telefon ile alüminyum folyoya sarılmış olan telefonu aramalısınız. Sonuç olarak telefona ulaşılamadığına dair geri dönüt almış olacaksınız. Çünkü bir Faraday kafesi elde ederek baz istasyonundan gelen elektromanyetik dalgaların telefona ulaşmasını engellemiş oldunuz. Bahsettiğimiz Faraday kafesinin yapım videosuna da buradan ulaşabilirsiniz.
