法拉第笼的原理

法拉第笼（Faraday Cage）是一个由金属或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔•法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成，其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花，根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电势差为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。

法拉第笼的外壳是金属或者是良导体，外壳被接到大地上，外边有一根放电杆。金属外壳是一个等电位体，即外壳的每一个点的电位都是相同的，不会产生电势差，所以不会有电流，其内部的电场为零，可以起到屏蔽作用，对内部起到保护作用。所以，当通以高压电后，内部的人员并不会被伤到。

法拉第笼是防止电磁场进入或逃脱的金属外壳。一个理想的法拉第笼由一个未破损的、完美的导电层组成。在实际中这种理想状态是不能达到的，但是能够通过使用细网的铜筛来达到。为了达到最佳性能，法拉第笼应直接接地。

法拉第笼的演示说明了高压作业人员带电工作的原理。高压带电操作员的防护服是用金属丝制成的，当接触高压线时，形成了等电位，使得作业人员的身体没有电流通过，起到了很好的保护作用。如汽车就是一个法拉第笼，由于汽车外壳是个大金属壳，形成了一个等位体，当驾驶员在雷雨天行驶时，车里的人不用担心遭到雷击。

需要说明的是，即使住在法拉第笼子里，也不能完全避免电磁辐射。法拉第笼不能屏蔽静电和低速变化的磁场，比如地磁，在法拉第笼里，指南针照样能工作，人类不可能完全避免电磁辐射。

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