Der
Faraday-Käfig und das Funktelefon |
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Der Faraday-Käfig
beim Bau |
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Bei dem Projekt war es nicht
nur Ziel, den Status Quo von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern
festzustellen, sondern die Schüler sollten auch Lösungen
für das eine oder andere Problem erarbeiten.
Ein besonders gelungener Versuch stellte dabei der Bau eines Faraday-Käfigs
dar. Bei den Messungen konnte nämlich festgestellt werden, dass
Basisstationen von digitalen Haus-Funktelefonen im Nahbereich (2m)
eine weitaus höhere Intensität als Handymasten (!) im Fernbereich
aufweisen. Um dem zu begegnen, bauten die Schüler einen Käfig,
den man über die Station stülpen konnte. So abgeschirmt
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die Anlage zwar entschärft,
doch die Schüler kamen zu dem Schluss, dass "sanftere"
und verträglichere Funktelefone die weitaus bessere Lösung
wären. Eine Erkenntnis, die an die Firmen und an die Medien weitergetragen
wurde.
Die darauffolgende Diskussion ließ tagelang die Telefone an
der Schule heißlaufen. Die Schüler wurden sogar von Interessenten
gebeten, gegen einen Unkostenbeitrag ein Exemplar zu bauen. Dieser
Bitte konnte zwar nicht nachgekommen werden, aber es ist ein gutes
Zeichen für die Wirksamkeit des Projektes über die Schulgrenze
der HBLA hinaus!
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Für das Projekt
wurden Käfige unterschiedlicher Größe gebaut |
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Forschen
an der Schule |
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Wie
auch bei den Projekten der letzten Jahre war es den Projektleitern
immer ein großes Anliegen, einen Schwerpunkt im Bereich
Forschen zu setzen. Dabei geht es auch darum, die wissenschaftlich
, analytische Denkweise kennen zu lernen und vor allem das Interesse
und die Neugier der Schüler für das Thema und das
Selbstentdecken zu wecken. |
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Bau des Käfigs
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Arbeiten hinter Gittern
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Arbeiten in der Werkstatt
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Arbeiten im Team
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Arbeiten mit Kappe
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Der Bau des Faradaykäfigs
stellte sich als knifflige, aber spannende Aufgabe dar. Theoretisch
soll das Produkt unter anderem "Handy-Strahlen" abschirmen.
Doch die Abschirmung ist von Material und bestimmten Theorien nach
auch von der Größe abhängig. Um ein optimales Ergebnis
zu erhalten, mussten die Schüler mehrere unterschiedliche Käfige
anfertigen. Nach Rücksprache mit Spezialisten und umfangreicher
Fachdiskussion begannen sie mit der Planung von vier Modellen.
Für drei der Modelle fertigten sie Rahmen aus Holz an. Durch
die gute Ausstattung der schuleigenen Werkstatt war es dem Team unter
fachgerechter Betreuung ein Leichtes, diese Rahmen zurechtzuschneiden
und zu hobeln. Zwei kleinere Versionen wurden dabei nach dem Käseglockenprinzip
angefertigt, für den größeren Käfig entwarfen
die Schüler eine Art Klappdeckel.
Zum Zusammenschrauben fertigte das Team eigene Eckverbindungen aus
Plastik an. Besonderes Augenmerk musste dabei auf die Stabilität
der Ergebnisse gelegt werden.
Um diese Grundrahmen wurden nun unterschiedliche Materialien aufgezogen.
Für den großen Faradaykäfig wurden Hasenstallgitter(!)
mit einer Maschenweite von 19 mm verwendet und so abgeschnitten,
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dass es zu einer optimalen
Verbindung kam. Dazu musste das äußerst engagiert arbeitende
Team überstehende Kanten mit einer Drahtbürste reinigen,
um die leitende Verbindung zu erhalten.
Für die Abschirmung einer der kleinen Käfige, der eine Würfellänge
von 25x25x25 cm aufweist, verwendeten die Schüler ein Alufliegengitter(!)
mit einer Maschenweite von 1,5 mm. Auch hier wurde besonderes Augenmerk
auf die Verbindungen an den Kanten gelegt. Diese wurden dabei mit
einem selbstklebenden Kupferband überlappt, um eine optimale
Abschirmung zu erhalten
Über das Holzgerüst des zweiten kleinen Käfigs mit
den Maßen 25x30x35 cm wurde ein Hasenstallgitter geschraubt.
Darüber konnte nun eine selbstklebende Isolieralufolie gewickelt
werden. Auch hier wurde das Kupferband zur Erstellung einer leitenden
Verbindung verwendet
Ein vierter Käfig wurde aus Kupferblech angefertigt. Auch dieses
Modell war eine Art Käseglocke. Mantel und Oberfläche wurden
hierbei zusammengelötet und auf die Grundfläche aufgesteckt.
Ein "Kranz" auf der Grundfläche gewährleistet
dabei die beste Verbindung Die tagelange Arbeit wurde nun auf ihre
Funktion hin getestet. |
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Funktionsweise des
Test
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Harte Arbeit beim Bau des Käfigs
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Nach der Fertigstellung der Käfige musste nun getestet werden,
ob auch mit diesen einfachen Mitteln eine Abschirmung der digitalen
Schnurlos- Basisstation (Frequenzbereich 1880-1900) erreicht werden
kann. Mit Fach-Hilfe wurden die Messungen durchgeführt.
Mit dem großen Käfig (100x100x100 cm) wurde ein Wirkungsgrad
von 80% Abschirmung erreicht. Der kleine Käfig mit dem
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Fliegengitter erreichte eine
Effizienz von 93%. Sie konnte bei zusätzlichem Einsatz einer
Alufolie auf bis zu 99% erhöht werden.
Der kleine Käfig mit der Isolieralufolie erreichte eine Abschirmung
von 97,7%.
Etwa im selben Bereich lag der Kupferkäfig.
Die Ergebnisse zeigen, dass zwar nicht 100% Abschirmung erreicht wird,
aber doch sehr gute Messwerte erreicht wurden.
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"Die
Spannung nach dem Bau der Käfige, ob sie auch ihre Aufgabe
erfüllen würden, war beinahe unerträglich" |
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Michael Faraday |
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Der Faraday-Käfig
ist eine Konstruktion, die aus einer metallischen Umhüllung,
meistens geerdet, besteht. Als Materialien dienen Bleche, Metallgitter
oder Drahtgeflechte.
Seine Aufgabe ist es, in einem begrenzten Raum eine Abschirmung gegen
äußere elektrische Felder (somit auch hochfrequente Strahlung)
zu erreichen. In der Technik wird er vor allem eingesetzt, um empfindliche
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Messgeräte
gegen elektro-magnetische Störungen zu schützen.
Dem Namensgeber Michael Faraday, geboren 1791 und gestorben 1867,
gelang 1831 die bedeutungsvolle Entdeckung der elektromagnetischen
Induktion und die Konstruktion des ersten Dynamos.
Viele Grundbegriffe der Physik wie Elektrolyse, Elektrode, Kathode
oder Anode wurden von dem englischen Forscher geprägt.
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