אוּף! שוב התנתקה השיחה בדיוק ברגע החשוב, ורק משום שנכנסתם למעלית. למה אין קליטה כשנכנסים למעלית? התשובה פשוטה – נכנסתם לכלוּב. לא, לא כמו הכלוב שבגן החיות. מעלית היא כלוב אֵלֶקטרוֹמגנטי. מה זה בדיוק? כלוב אלקטרומגנטי הוא אֵזור ששדות חשמליים או קרינה אלקטרומגנטית שמוּרכּבת משדות חשמליים ומגנטיים אינם יכולים להיכנס אליו. זה קורה כאשר האזור עטוּף מכל צִדיו חומר שהוא מוֹליך חשמלי. אתם ודאי מַכּירים חומרים כאלה: חומרים מוליכים הם בדרך כלל מתכות המעבירות בקלות זרם חשמלי. מה מיוחד בחומר מוליך? שמִקצת האלקטרונים שיש בו חופשיים.

אלקטרונים חופשיים

החומרים שסביבנו מורכבים מאטומים: גרעין בעל מִטען חשמלי חיובי שמסביבו חגים אלקטרונים קטנטנים בעלי מטען חשמלי שלילי. בדרך כלל האלקטרונים קשורים בכוח לגרעין האטום, אבל במתכות מסתובבים להם אלקטרונים חופשיים, ואלה יכולים לנוע בחופשיות בתוך החומר.

מה קורה כשחומר מבודד נמצא בשדה חשמלי? על האלקטרונים השליליים מוּפעל כוח, וזה מנסה למשוך אותם לכיוון החיובי של השדה (בחשמל, חיובי ושלילי מושכים זה את זה). אבל האלקטרונים קשורים היטב לגרעין ואינם יכולים להשתחרר ממנוּ. במתכות יש אלקטרונים חופשיים, והם מתחילים לזרום לכיוון החיובי של השדה. זהו הזרם החשמלי!

כוחות שווים

עד מתי יזרום הזרם? האלקטרונים ימשיכו להתאסף בצִדהּ האחד של המתכת ויצרו שם מטען שלילי. בצדה האחר של המתכת ייווצֵר חוסר גדול של אלקטרונים (שברחו לצד השני), ולכן שם יהיה מטען חיובי. במצב כזה במתכת עצמה יחל להיווצר שדה חשמלי, שכיוונו הפוך בדיוק מזה של שדה החשמלי החיצוני! הזרם ייעָצר כאשר ישווה השדה החשמלי שבמתכת (רק בכיוון הפוך) לשדה החשמלי החיצוני, כי אז יאפּסו השדות זה את זה. במצב כזה על כל אלקטרון מופעלים שני כוחות שווים אך בכיוונים מנוגדים, כמו במשיכת חבל שְׁוות כוחות: האלקטרון פשוט יישאר במקום. עכשיו תארו לעצמכם אזור שעטוף כולו בחומר מוליך. מה יקרה אם בחוץ יהיה שדה חשמלי? השדות יאפּסו זה את זה, והשדה בפנים יהיה שווה תמיד אפס!

קירות מופגזים

לפני 180 שנה בערך ניסה פיזיקאי בשם מַייקל פָאראדיי לבנות כלוב כזה: הוא נכנס לחדר קטן וציפה את כל הקירות שלו ביְריעוֹת אלוּמיניוּם. בתוך החדר היה אֵלֶקטְרוֹסקוֹפ – מכשיר שמוֹדד מטען חשמלי. המכשיר הִצביע על אפס גם כשהוּפגזו קירות החדר במטענים חשמליים! מאז הכלוב הזה נקרא כלוב פאראדיי.

אבל למה ללכת רחוק? אנחנו נפגשים עם כלוב פאראדיי כל הזמן. מכונית היא דוגמה מצוינת: המכונית עטופה כמעט כולה מתכת, וקרינת הרדיו הנושׂאת את שידוּרי הרדיו מצליחה בקושי להיכּנס פנימה. זוֹ בדיוק הסיבה שאנטנת הרדיו נמצאת על הגג. גם תנור מיקרוגל עטוף רשת מוֹליכה כדי שקרינת המיקרוגל המסוּכּנת לא תצליח לצאת.

זוכרים את השיחה שלנו שהתנתקה במעלית? קירות המעלית עשויים ממתכת, ולכן היא כלוב פאראדיי מצוין. אז מעכשיו, כשאתם נכנסים למעלית ומדברים בטלפון, התנצלו מראש על כך שהשיחה עומדת להתנתק, ופשוט הַסבּירוּ שאתם עומדים "להיכנס לכלוב".

ניסוי: כלוב בתוך מיקרוגל

אזהרה: אסור להפעיל את המיקרוגל כשהטלפון בתוכו!

צריכים את זה

טלפון נייד או אלחוטי

טלפון נוסף

תנור מיקרוגל

מנסים את זה

1. מַניחים את הטלפון הנייד בתוך המיקרוגל (רצוי לנתק אותו מהחשמל קודם לכן בעזרת מבוגר).

2. סוגרים את הדלת ומתקשרים אליו. שומעים את הצלצול?

מסבירים את זה

מה קרה? שוב הטלפון אינו קולט את הקרינה ואינו מצלצל. תנור המיקרוגל עטוף מבפנים ברשת מוליכה, שמטרתה למנוע מקרינת המיקרוגל המסוכנת לצאת. לכן המיקרוגל הוא כלוב פאראדיי מצוין!

הידעת?

אם יש לכם בבית חדר ביטחון (ממ"ד), קליטת טלפון נייד בו יכולה להיות משובשת. בקירות הבטון של חדר הביטחון יש רשתות ומוֹטוֹת פְּלָדה לחיזוק הבטון, ואלה יכולים ליצור כעין כלוב פאראדיי.

הכתבה פורסמה בגיליון דצמבר 2014 של גליליאו צעיר

מדגימה: אפריל שנברגר

רוצים לקרוא עוד? לקבלת מגזין גליליאו צעיר במתנה

בקרו בעמוד הפייסבוק של גליליאו צעיר