Должна ли клетка Фарадея блокировать радиосигнал?

Я предполагаю, что вы использовали радио, настроенное на частоту 1 МГц ($\omega = 6.3\times 10^6$с$^{-1}$) и что радио было полностью закрыто внутри$t=3\,$мм чистого железа.

Следует учитывать два важных эффекта. (i) Сколько энергии отражается от поверхности железа. (ii) Какая часть передаваемой мощности проходит через утюг.

Чтобы понять это, нам нужны свойства железа; проводимость$\sigma = 10^7$См/м, относительная диэлектрическая проницаемость$\epsilon_r \simeq 1$и относительная проходимость$\mu_r \simeq 10^4$(для 99,9% чистого железа).

Сначала мы проверим, работает ли железо как хороший проводник на этих частотах, отметив, что$\sigma/{\epsilon_r \epsilon_0 \omega} = 1.8\times 10^{11}$; то есть$\gg 1$и поэтому хороший проводник.

Модуль импеданса проводника определяется выражением$\eta_{\rm Fe} = (\mu_r \mu_0 \omega / \sigma)^{1/2} = 0.089$ $\Omega$.

Итак, теперь соответствующие уравнения таковы: Передача электрического поля на границе раздела воздух/железо (при условии нормального падения)

Затем электромагнитные волны распространяются в металл, но экспоненциально затухают в масштабе, определяемом «глубиной скин-слоя».$\delta = (2/\mu_r \mu_0 \sigma \omega)^{1/2} = 1.59 \times 10^{-6}\,$м.

Таким образом, после прохождения толщины$t$, E-поле ослабляется$\exp(-t/\delta)$.

Наконец, волна выходит через границу раздела железо/воздух с другой стороны, и мы снова используем формулу передачи, но с перестановкой меток на значениях импеданса.

Следовательно, отношение чистого прошедшего электрического поля к падающему электрическому полю приблизительно равно

Для чисел, которые я предположил$R \simeq 0$потому что волна проходит$>1000$глубины кожи, чтобы пройти через железо! Передаваемая мощность$\propto R^2$.

Таким образом, мой вывод состоит в том, что корпус из чистого железа толщиной 3 мм наверняка заблокирует AM-радио.

Как это может не работать? Возможно, железо, которое вы использовали, очень нечистое и проницаемость на порядки ниже? Если$\mu_r =1$затем$\eta_{\rm Fe} = 0.00089\,\Omega$,$\delta = 1.59\times 10^{-4}\,$м. Таким образом, 3 мм по-прежнему составляют 18 толщин кожи. Я предположил, что проводимость вряд ли будет намного ниже, поэтому я немного сбит с толку, почему это не сработает.

Демо, которое я использую в своих лекциях, — это упаковка мобильного телефона в алюминиевую фольгу. В принципе, это гораздо более маргинально, потому что частоты хоть и выше, но толщина фольги намного меньше, но это, безусловно, работает.

AM-радио работает в диапазоне от 500 кГц до 1500 кГц, что соответствует длинам волн от 200 до 600 м, что намного больше, чем ваши противни. Это влияет на характер взаимодействия между волнами и лотками и на то, насколько лотки ослабляют сигнал.

Для сравнения, ваша микроволновая печь — это клетка Фарадея; он эффективно ограничивает мощность микроволн от 800 до 1000 Вт. Излучатель микроволновой печи обычно работает на частоте около 2 ГГц или около того, что соответствует длине волны порядка нескольких сантиметров. Это намного меньше, чем полость. Отверстия в сетке окна намного меньше длины волны - практически невидимы для волны. Такое соотношение размеров позволяет клетке эффективно отражать микроволновую энергию, предотвращая утечку всего, кроме небольшого количества энергии.

АМ-приемники предназначены для работы с мельчайшими сигналами. Любые местные передачи должны быть значительно ослаблены, прежде чем приемник больше не сможет с ними работать. Импровизированная клетка может помешать приему удаленных радиостанций, но потребуется что-то более тщательно сконструированное, чтобы эффективно блокировать более сильный и локальный сигнал.

«Было несколько зазоров общей площадью несколько квадратных сантиметров»

Эмпирическое правило заключается в том, что если экран негерметичен, эти радиоволны будут проникать внутрь или выходить наружу.