Spis treści:
Człowiek stawiany w jednym rzędzie z nazwiskami Newton, Einstein, Edison, Tesla, Bohr. Eksperymentator, samouk, niesamowity umysł. Przyjrzyjmy się, jak wykorzystujemy dziś pomysły dziewiętnastowiecznego geniusza, Michaela Faradaya, z których korzystają dziś nawet służby specjalne. Na koniec tematyczna porada o tym, jak ustrzec się przed kieszonkowcami.
Kim był Michael Faraday
Człowiek, którego prace miały fundamentalne znaczenie dla elektryczności. Michael Faraday był przede wszystkim fizykiem i chemikiem. Choć eksperymentował, to nie jest kojarzony z wynalazkami jak na przykład Thomas Alva Edison, którego słynny patent żarówki pojawił się dopiero w 1879 roku w dwanaście lat po śmierci Faradaya.
Nie był zbyt dobry w matematyce, a jego rozumienie niezliczonych zjawisk, które badał, było bardziej intuicyjne. Był majsterkowiczem. Wśród wielu rzeczy, za które możemy mu dziś przynajmniej w jakiejś części podziękować, są energia elektryczna generowana przez indukcję elektromagnetyczną, rakotwórczy, ale użyteczny benzen i, naturalnie, klatka Faradaya.
Indukcja elektromagnetyczna
W pierwszej eksperymentalnej demonstracji indukcji elektromagnetycznej Faraday owinął dwa druty wokół przeciwległych stron żelaznego pierścienia (torusa). Opierając się na ocenie niedawno odkrytych właściwości elektromagnesów spodziewał się, że gdy w jednym z przewodów zacznie płynąć prąd, swego rodzaju fala popłynie przez pierścień i wywoła jakiś efekt elektryczny po przeciwnej stronie. Podłączył jeden drut do galwanometru i obserwował go, gdy podłączał drugi drut do baterii. Rzeczywiście zaobserwował przejściowy prąd, który nazwał “falą elektryczności”, gdy podłączył przewód do baterii, i kolejny, gdy go odłączył. Była spowodowana zmianą strumienia magnetycznego, który pojawiał się, gdy bateria była podłączana i odłączana.
W ciągu dwóch miesięcy Faraday znalazł kilka innych przejawów indukcji elektromagnetycznej. Na przykład zaobserwował prądy przemijające, gdy szybko wsuwał i wysuwał magnes sztabkowy ze zwoju przewodów, a także wytworzył prąd stały obracając miedziany dysk w pobliżu magnesu sztabkowego za pomocą przesuwanego przewodu elektrycznego – dziś znany jako dysk Faradaya.
Klatka Faradaya - co to jest?
Klatka Faradaya, czasami określana jako tarcza Faradaya (z ang. Faraday shield), jest obudową, która służy do ekranowania przedmiotów przed polami elektromagnetycznymi (zarówno statycznymi, jak i niestatycznymi). Elektryczność statyczna to taka, w której ładunki są w spoczynku, stąd nazwa. W efekcie gromadzą się one na powierzchni danego izolatora. Prąd niestatyczny lub elektryczny to taki, w którym elektrony poruszają się w przewodniku. Klatki Faradaya są w stanie chronić swoją zawartość, a nawet osoby w nich przebywające, przed efektami obu tych zjawisk. Mogą być wykonane z ciągłego pokrycia z materiału przewodzącego lub z drobnej siatki z materiału przewodzącego.
Ich konstrukcja i rozmiary rozciągają się od przypominających ogrodzenia z siatki łańcuchowej do przypominających raczej drobną metalową siateczkę. Niezależnie od wyglądu wszystkie klatki Faradaya przyjmują ładunki elektrostatyczne, a nawet pewne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego i rozprowadzają je po zewnętrznej części klatki.
Przedziały pasażerskie w środkach masowego transportu lądowego i w samolotach są w zasadzie klatkami Faradaya, które chronią przed piorunami. A chronią nie tylko pasażerów – wrażliwe komponenty mogą obejmować bezprzewodowe zamki drzwi, systemy nawigacji/GPS albo systemy ostrzegania przed niezamierzoną zmianą pasa ruchu. Klatki Faradaya są stosowane w chemii analitycznej do redukcji szumów podczas wykonywania precyzyjnych pomiarów. Używa się ich także w kryminalistyce cyfrowej zarówno przed, jak i po zebraniu materiału dowodowego, w tym aby zapobiec zdalnemu wymazywaniu i zmienianiu zapisu dowodów. Windy i inne pomieszczenia z metalowymi, przewodzącymi ramami i ścianami symulują efekt klatki Faradaya, prowadząc do utraty sygnału i “martwych stref” dla użytkowników telefonów komórkowych, radioodbiorników i innych urządzeń elektronicznych wymagających zewnętrznych sygnałów elektromagnetycznych. Podczas szkoleń strażacy i osoby udzielające pierwszej pomocy są ostrzegani, że ich radia dwukierunkowe prawdopodobnie nie będą działać w windach i należy wziąć to pod uwagę. Małe, fizyczne klatki Faradaya są używane przez inżynierów elektroników podczas testowania sprzętu do symulacji takiego środowiska, aby upewnić się, że urządzenie dobrze poradzi sobie w takich warunkach. Wreszcie – klatka przyda się wszędzie tam, gdzie nie chcemy, aby ktoś nas podejrzał albo podsłuchał z pomocą elektroniki i w jakikolwiek sposób sprawdził, co się w klatce dzieje.
Klatka Faradaya w domu - bliższe zastosowania
Klatkę Faradaya można wykorzystywać przy rozmaitych, codziennych zastosowaniach. Na przykład przy… kradzieży.
Wzmacniająca torba na zakupy wyłożona folią aluminiowa działa jak klatka Faradaya i jest coraz częściej wykorzystywana przez złodziei sklepowych do kradzieży przedmiotów oznaczonych znacznikami RFID – to tzw. booster bag. Owa ręcznie robiona torba używana jest do kradzieży zazwyczaj ze sklepów detalicznych, bibliotek i innych miejsc, w których stosuje się czujniki bezpieczeństwa w celu odstraszenia od kradzieży. Booster bag może być zwykłą torbą na zakupy, plecakiem, kieszonkowym ubraniem lub innym niepozornym pojemnikiem, którego wnętrze wyłożone jest specjalnym materiałem, zazwyczaj wieloma warstwami folii aluminiowej. Gdzie tu klatka Faradaya?
Przedmiot jest umieszczany wewnątrz torby wzmacniającej – w rzeczywistości jest to klatka Faradaya. Zapewnia to ekranowanie elektromagnetyczne, w wyniku czego elektroniczne etykiety zabezpieczające wewnątrz torby mogą nie zostać wykryte przez popularne bramki – panele bezpieczeństwa w antenach detektorów przy wyjściu ze sklepu.
Klatka Faradaya w domu ochroni przede wszystkim naszą elektronikę. Oferują też bezwzględną prywatność offline – żadnej sieci GSM, żadnego zasięgu GPS, bez sieci WiFi. Poniżej materiał Polskiej Agencji Prasowej – trochę wstyd, że zapisano nazwisko wynalazcy z błędem, ale merytorycznie całkiem niezły i można zobaczyć, jak to działa.
Zapobieganie kradzieży kieszonkowej
Kieszonkowcy to zmora wszystkich miejsc, gdzie panuje tłok. Jeżeli padniemy ich ofiarą, to zwykle trudno o uchwycenie kieszonkowca. Organy ścigania również niechętnie patrzą na perspektywy samego wykrycia sprawcy, bo to zwyczajnie trudne albo często niemożliwe, gdy już jest po fakcie. Lepiej zapobiegać. A mowa tu nie tylko o sprawnych palcach maczanych w naszych kieszeniach i torebkach, ale również instrumentach elektronicznych.
Skimming RFID to metoda bezprawnego pozyskiwania informacji o kartach płatniczych. Dzięki Faradayowi znamy dziś sposoby zapobiegania takim kradzieżom. Ekranowanie jest możliwe poprzez zabezpieczenie karty płatniczej w aluminium, folia aluminiowa ma jednak tendencję do szybkiego zużywania się.
Efekt ekranowania nie jest w 100% skuteczny, choć zmniejsza maksymalny zasięg odczytu. Wartościom jednostek odległości jednak nie do końca dowierzamy, nie zwalnia nas to od odpowiedzialności i uważności, ale dlaczego nie wyposażyć się w dodatkowe środki bezpieczeństwa?
Istnieją portfele, portmonetki, karty i odpowiednie etui blokujące RFID. Działając tworzą wokół karty ekran zatrzymujący pole elektromagnetyczne. Karta blokująca RFID ma taki sam kształt i rozmiar jak zwykła karta kredytowa i jest umieszczana razem z kartami, które ma chronić. To takie zagłuszanie, które aktywuje się automatycznie, gdy ktoś próbuje zeskanować karty płatnicze znajdujące się w jej pobliżu. Coraz częściej spotykane są także klatki Faradaya na telefon czy kluczyki.
Pamiętajcie, że jeżeli dzisiejszy tekst można potraktować jak tutorial, to tylko w jedną stronę ku temu, jak ustrzec się przed kieszonkowcami, nie zaś odwrotnie. Świadomym zagrożeń być trzeba, fakt niezaprzeczalny…
