Michael Faraday

(1791-1867). Büyük İn­giliz bilim adamı Michael Faraday, Güney Londra'daki Nevrington'da bir demircinin oğ­lu olarak doğdu. Büyük ölçüde kendi kendini eğitti. 10 yaşındayken bir kitapçıda çalışmaya başladı; 14 yaşında ciltçi çırağı oldu. Ciltlen­mek üzere getirilen kimya ve elektrik konu­lu kitaplar ilgisini çekti. 1812'de ünlü kim­yacı Sir Humphry Davy'nin verdiği halka açık dersleri izledi. Bu derslerde aldığı notlan ciltleyerek, bir iş isteme mektubuyla birlikte Sir Humphry'ye gönder­di. Davy ona Kraliyet Enstitüsü'nde laboratuvar asistanlığı işi buldu; kısa bir süre son­ra da, Avrupa'ya yaptığı gezide Faraday'ı sek­reter olarak yanma aldı. Bu gezide birçok ün­lü bilim adamıyla tanışma olanağı buldular.

Faraday önce kimya alanında önemli çalış­malar yaptı. Benzeni buldu, klor gazı üzerin­de çalıştı; karbon ve klorun iki bileşiğini ilk kez elde etti; bazı gazları sıvı hale dönüştür­meyi başardı; mikroskop gibi optik araçlar için yeni cam türleri buldu ve Avrupa'da ilk paslanmaz çeliği yaptı. Ama Faraday'a asıl ün sağlayan elektrik ve magnetizma konusunda­ki çalışmalarıdır. Danimarkalı bilim adamı Hans Christian Örsted 1820'de elektrik akı­mının magnetik bir alan oluşturduğunu kanıt­lamıştı. Bu olayın tersinin de geçerli olduğu­nu, magnetik alanın da elektrik akımı üretebi­leceğini düşünen Faraday bu konuda deneyle­ re girişti. 1831'de, bir bobinin yakınında hare­ket ettirilen güçlü bir mıknatısın elektrik akı­mı yarattığını gösterdi. Bu çok önemli bir bu­luştu; çünkü böylece büyük miktarda elektrik akımı üretmenin yolu açılmış oldu .

Kraliçe Victoria bilime katkıları nedeniyle Faraday'a "sir" unvanı vermek istedi, ama Faraday sade bir vatandaş olarak yaşamak istediği için bu unvanı kabul etmedi. Bu­luşlarından para kazanmayı hiç düşünmedi ve sanayicilerden gelen iş önerilerini geri çevirdi.

30 yıl boyunca bir yandan laboratuvarda deneylerini sürdürürken, bir yandan da deniz fenerlerinde kullanılacak lamba türleri konu­sunda İngiltere ve Galler Ulusal Deniz Fener­leri Yönetimi "Trinity House"a danışmanlık yaptı. Elektroliz konusundaki deneyler so­nunda kendi adıyla anılan iki elektroliz yasa­sını ortaya koydu . Magne­tik alanın ışık üzerinde etkisini inceledi ve Fa­raday etkisi denen olayı buldu.

Kendi çocuğu olmayan Faraday çocuklara çok düşkündü ve yeğenlerini laboratuvarına götürerek onlara heyecan verici deneyler gös­terirdi. Gençler için, Londra Kraliyet Enstitüsü'nde günümüzde de sürdürülen Noel dersle­rini de Faraday başlatmıştır.

Faraday Kafesi

Faraday kafesi, elektriksel iletken metal ile kaplanmış veya iletkenler ile ağ biçiminde örülmüş içteki hacmi dışardaki elektrik alanlardan koruyan bir muhafazadır. 1836 yılında İngiliz Fizikçi Michael Faraday'ın buluşu olduğu için "Faraday kafesi" diye adlandırılmıştır.

Özellikleri

İletken teller ile ağ biçiminde kaplanmış ve topraklanmış her kafesle bu koruma gerçekleştirilebilir. Ağ gözü sıklığı ve topraklama kalitesi korumayı arttırır. Dışarıdaki elektrik alan içeri etki edemez, mesela yıldırımlar gibi statik elektrik boşalmaları iletkenlerden geçer ve içeri sıçramaz. Dış elektrik alanlar da içeri etki edemez. Kafes ağ gözü biçiminde yapılmış ise ağ gözlerinin ne kadar dar tutulursa o kadar iyi koruma sağlar ve benzer şekilde dış elektromanyetik alanları da dışarıdan içeriye ve içeriden dışarıya geçirmez. Daha dar ağ gözleri ile daha yüksek frekans elektromanyetik dalgalara karşı geçirmezlik sağlanabilir. Geniş ağ gözleri daha uzun dalga boylu (diğer bir deyişle daha düşük frekanslı) radyo dalgalarına karşı geçirmezlik sağlar. Kafesin işlerliği için iletkenlerin iyi topraklanmış olması gerekir.

Çalışma ilkesi

İletken malzemeleri oluşturan atomların en dış yörüngelerindeki değerlik (valens) elektronları, atomlarından kolayca ayrılarak hareket etme yeteneğine sahiptir. Dolayısıyla; kapalı bir yüzeye sahip olan iletken bir cisim elektrik alanı içerisine yerleştirildiğinde bu elektronlar, iletkenin içerisindeki elektrik alanı sıfırlanıncaya kadar hareket eder ve bir ‘yeniden dağılım’a uğrarlar. Elektrik alanın sıfırlanmasıyla birlikte, hareket etmelerinin gerekçesi ortadan kalkmış olur. Faraday kafesi bu ilkeye göre çalışır ve içindeki nesneleri dış elektrik alanlara karşı korur. Dolayısıyla ideal olarak; topraklanmış, örneğin içi boş metal bir küre gibi kapalı bir iletken yüzeyden oluşur. Ancak iletken yüzey sürekli olmak yerine, kafes şeklinde de imal edilebilir. Bu durumda kafes aralıklarından bir miktar elektrik alanı içeriye sızacak, fakat aralıklar yeterince küçükse bu bir sorun oluşturmayacaktır. Öte yandan geometrinin küre olması şart değildir. Kapalı herhangi bir yüzey, kafes görevini yerine getirebilir.

Günlük hayatta uygulamalar

Yanıcı parlayıcı maddelerin depolandığı binalarda.
Bu tip binaların dışı kafes şeklinde kaplanır. Binanın dışındaki yüksek noktalara sivri uçlu metaller yerleştirilir. Bütün iletkenler ve sivri metaller (yıldırım yakalama uçları) birbiriyle bağlanır ve topraklanır.

Radyo frekans yayan cihazlarda
Bu tip cihazların konduğu kabinler cihaz çevreye parazit radyo sinyalleri yaymasın diye dış metal kılıfından topraklanır.

Telsizle haberleşmenin yapıldığı binalarda
Bina içindeki telsiz haberleşme sinyallerinin dışarıya sızmasını ve dinlenmesini önlemek için bina dışına Faraday kafesi inşa edilir. Binada telsiz haberleşme yapılmasa bile, CRT monitörler görüntüyü zayıf bir radyo dalgası olarak yaydığı için uzaktaki bir monitördeki görüntüyü sinyali yakalayıp kuvvetlendirerek tekrar oluşturmak mümkündür. Binalarda tavan da demir lamalar ile örülmüş hatıl olarak yapılmıştır, duvarlarda bu şekilde demirler olmadığı için baz istasyonları binaların üzerinde sağlık açısından büyük bir tehlike arz etmektedir.

Elektronik kartlarda bulunan radyo frekans modüllerde
Radyo-televizyon tuneri, GSM alıcı verici devreleri gibi radyo frekans amaçlı modüller veya elektronik devre bölümleri, sac bir kapakla kapatılıp topraklanarak elektronik karta ve çalıştığı ortama bozucu sinyaller yayması engellenir. EMC (Elektromanyetik Uyumluluk) yönetmeliğine göre bu tip önlemleri almak mecburidir. Elektrikli cihazların gerek radyo sinyali olarak gerekse iletken hatlar üzerinden parazitler yaymasına müsade edilmez.