İdeal bir Faraday kafesi, kesintisiz iletkenlerden oluşmalı ve kabuk şeklinde korunacak nesneyi sarması gerekmektedir. Bu ideallik pratikte yakalanamaz, fakat iyi örülmüş bakır bir ağ ekranıyla ideale yaklaşılabilir. En iyi performans için kafesin doğrudan toprağa bağlanmış olması gerekir. Ağ gözleri ne kadar dar olursa Faraday kafesinin elektromanyetik dalgalara karşı geçirmezlik oranı da o kadar büyük olur.

Faraday Kafesinin Çalışma Prensibi

İletken malzemeleri oluşturan atomların en dış yörüngelerindeki değerlik (valans) 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 Faraday kafesi; topraklanmış, 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 küçük ise bu bir sorun oluşturmayacaktır. Öte yandan geometrinin küre olması şart değildir. Kapalı herhangi bir yüzey, kafes görevini yerine getirebilir.
 

► İlginizi Çekebilir: Dış Yıldırımlık Sistemleri | Faraday Kafesi ve Paratoner

Faraday Kafesinin Uygulama Alanları

Faraday kafesindeki amaç dışarıdaki manyetik alanın içeri girmesini veya içerideki manyetik alanın dışarıya çıkmasını önlemeye çalışmaktır. Kullanım alanı değişse de bu amaç pek değişmez. Bunun için korunacak kısım veya binanın dış yüzeyi iletkenler ile ağ şeklinde örülür ve topraklanır. Özellikle bina uygulamalarında yüksek konumlarına yakalama uçları konur. Başlıca kullanım alanlarını ve nasıl uygulanacağını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

 

► Yanıcı, patlayıcı ve patlayıcı maddelerin depolandığı binalar: Bu tür binaların dış tarafı kafes şeklinde kaplanır. Binanın dışındaki yüksek noktalara yıldırım yakalama uçları yerleştirilir. Bütün iletkenler ve yakalama uçları birbiriyle bağlanır ve topraklanır. Bu şekilde eş potansiyel sistem sağlanmış olur.

► Radyo frekansı yayan cihazlar: Bu tip cihazların konduğu kabinler cihaz çevreye parazit radyo sinyalleri yaymasın diye dış metal kılıfından topraklanır.
 

► Telsizle haberleşmenin yapıldığı binalar: 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 tavanda demir lamalar ile örülmüş hatlar olarak yapılmıştır. Duvarlarda bu şekilde demirler olmadığı için baz istasyonları binaların üzerinde sağlık açısından büyük bir tehlike arz etmektedir.
 

► İlginizi Çekebilir: Cihazlarımızı En Doğru Şekilde Yıldırım ve Aşırı Gerilimden Nasıl Koruruz?

 

► Elektronik kartlarda bulunan radyo frekans modüller: 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.
 

Sonuç olarak Faraday kafesi uygulaması pahalı olmasına rağmen elektrik alanlara karşı hassas cihazların bulunduğu birimlerde kullanılmaktadır. Bu maliyet, korunmak istenen cihazlar göz önüne alındığında aslında çok ucuza dahi gelebilmektedir. Eğer hassas cihaz yoksa Faraday kafesi yerine diğer yıldırımdan korunma yöntemleri uygulanmakta ve çoğu zaman başarılı ve yeterli olmaktadır.
 

Yazar: Salih SARIHAN