Faraday Kafesi Nedir?

Herhangi bir nesneyi veya canlıyı dıştaki elektrik yükünden korumayı hedefleyen Faraday kafesi 19. yüzyılın en önemli keşiflerinden biridir. Günümüzde birçok alanda kullanılan bu kafes iletken maddelerle yapılır, metal plakalarla kaplı veya örgü biçiminde olabilir. Faraday kafesine elektriksel olarak yüklü bir malzeme yaklaştırıldığı zaman kafesteki artı ve eksi elektrik yükleri birbirinden ayrılarak kafesi oluşturan metalin yapısındaki aynı yüke ait tarafta toplanır. Bu dağılım sonucunda kafesin içinde dış alana göre zıt yönde elektriksel bir alan meydana gelir. Nötrleşme sonucunda kafesin içindeki elektrik sıfırlanır. Böylece kafes dışındaki elektriksel alanın etkisine karşı koruyucu görev yapar. Peki Faraday kafesini kim icat etti? Hangi alanlarda kullanılır ve nasıl yapılır? Uçakları yıldırımdan korur mu? Gelin bu soruların cevaplarına göz atalım.

Faraday Kafesini Kim İcat Etti?

İngiliz bilim insani Michael Faraday, 19. yüzyılda manyetizma ve elektrik alanında deneyler yapar. Bu deneyler sırasında iletken maddelerden yapılmış üstü kapalı bir yapının bozucu etkisi olan elektromanyetik dalgaları uzaklaştırdığını keşfeder. Faraday Kafesi adını alan buluş zamanla günlük hayatın pek çok noktasında kullanılmaya başlar.

Faraday Kafesi Nasıl Yapılır?

Faraday kafesi yapımında bakır levha ve metal plakalar kullanılır. Bakır, elektriği iyi iletmek açısından tercih edilir. Ayrıca dış elektromanyetik alanı da iyi bir şekilde yansıtır. Faraday kafesi, bir binayı korumak amacıyla yapılırsa, bina tepe noktasından toprağa varıncaya kadar sürekli ve kesiksiz iletkenlerle sarılır. Tel kafes ne kadar sık ağlarla örülmüş ise dışarıdan gelen elektromanyetik geçirmezlik oranını o derecede artırır. Kafesin şekli ve ağ sıklığı korunacak alanın durumuna göre farklılık arz eder. Ancak yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan korunmak için farklı Faraday kafesi malzemeleri kullanmak gerekir. Standart yapıdaki kafeslere göre daha karmaşık yapıdaki bu kafesler özel alaşımlı metal levhalar ile yapılır. Bazı projelerde ileri teknoloji karbon bazlı malzemeler de kullanılabilir.

Faraday Kafesi Nerelerde Kullanılır?

Günlük hayatta pek çok noktada Faraday kafesi farklı teknolojilerle birlikte kullanılır. Örneğin otomobiller bu mantıkla çalışır. Uçakların ve üstü kapalı otomobillerin metal gövdesi yıldırım gibi dış elektromanyetik dalgalara karşı yolcuları ve elektronik aksamları korur. Günlük hayatta karşılaşılabilecek Faraday kafesi örnekleri ise şöyle sıralanabilir:

• Faraday kafesinin en bilinen örneği binalarda bulunan yıldırım koruma sistemidir. Yıldırım etkilerini bir paratoner gibi ortadan kaldırmasının yanı sıra manyetik alanı absorbe etme özelliğinden yararlanılır. Özellikle data merkezlerindeki elektronik, hassasiyeti yüksek cihazları elektromanyetik dalgalara karşı korur.
• Güvenlik güçlerine ait yapılar ve hapishanelerde de mobil cihazların sinyallerini engellemek amacıyla Faraday kafesinden yararlanılır.Telsizle iletişim kurulan yerlerde ise Faraday kafesi sayesinde bölge dış dünyaya kapatılır.
• Hızlı ısıtma sunması ile pek çok mutfakta tercih edilen mikrodalga fırınlar da elektromanyetik dalgalar aracılığı ile çalışır. Enerjiyi mümkün olduğunca fırının içerisine hapsetmek için yine Faraday kafesi kullanılır.
• Kablo teknolojisinde sağlam iletim için Faraday kafesi kilit rol üstlenir. Elektromanyetik girişimleri iletim sinyal hatları üzerinden uzaklaştırarak güvenli güç veya veri iletimine olanak tanır.
• Görüntüleme merkezlerinde kullanılan MR cihazlarının buluğu odalarda Faraday kafesi malzemeleri kullanılarak inşa edilir. Dışarıdan gelebilecek sinyallerin, ölçümlerin sonucuna etki etmesi bu sistemle engellenir.
• Giysilerde de Faraday kafesi kullanılır. Yüksek gerilim hatlarında çalışanların üniformaları bir çeşit Faraday kafesi görevi görür. Özel tasarıma sahip üniformalar işçileri elektrik akımına karşı korur.

Faraday Kafesi Deneyi

Faraday kafesi karmaşık bir yapı gibi görünse de basit malzemelerle tecrube edilebilen bir mantığa sahiptir. Buluşu deneyimlemek için tel ızgara küp şekline getirilir. Elde edilen kafesin içine elektronik herhangi bir cihaz, mesela cep telefonu yerleştirilir. Kafesin dış kısmında başka bir cep telefonu kullanarak elektromanyetik bir sinyal oluşturulur. Metal kafesin dışarıdan gelen sinyalleri azalttığı veya engellediği görülebilir. Ayrıca deneye ait parametrelerin değiştirilmesinin sonuçları nasıl etkilediği de gözlemlenebilir. Örnek olarak metal kafesi oluşturan tellerin seyrek hale getirilmesi sinyal engelleme gücünü azaltacağı gibi metal tel oranını artırmanın sinyal engelleme gücünü yükselttiği de tespit edilebilir.

Faraday kafesi keşfedildiği günden beri gelişen teknolojiyle entegre olarak insan hayatına pozitif etkileri olan bir buluştur. Günümüzde sağlık sektöründen, uzay araştırmalarına, güvenlik sistemlerinden finans sektörüne kadar birçok iş sahasında koruyucu olarak görev alır. Temel mantığı örnek alınarak gizlilik arz eden iş kolları için (casusluk, dedektiflik gibi) Faraday kafesi çantaları dahi üretilmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda bu çok yönlü buluşun gelişerek daha çok alanda kullanılması ve insan hayatına katkılarının artması kaçınılmazdır.