ファラデーケージはグラウンドに接続した導電体で回路を囲むことで
電磁波を防ぎノイズを落とすことが出来るというものですが、
もしこれをグラウンドに接続しなかった場合どうなるのでしょうか?

全く電磁波を防ぐことは出来ないのか、わずかだけ出来るのかどちらなのでしょうか?

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A 回答 (4件)

ファラデーケージはグラウンドに接続した状態で使用されますが、静電シールド


に対してはグラウンドに接続しなければ効果が無くなりますが、電磁シールドに
関しては効果があります。
航空機や車が落雷を受けても内の人間が無事なことを考えると予想できませんで
しようか?
 身近な物で携帯電話は高周波から音声周波数をあの小さな筐体内で処理して
いますが、要所要所にシールド板やグランドパターンでシールドを施しています。
携帯電話本体は大地から浮いた状態で使用しますが、問題は発生しないのは電磁
シールドの効果です。
使用周波数とシールド材の形状を適切に選択すれば、電磁シールド効果でノイズ
を低減できます。

回答は、かなり電磁波を防ぐことが出来ると考えるのが妥当と思います。
 
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

静電シールド
に対してはグラウンドに接続しなければ効果が無くなる、
というのは例えばどういう場合のことを指しているのでしょうか?

落雷というのは電磁場ではなく静電気に相当すると思うのですが、飛行機は落雷を受けて無事でいられるのはなぜなのでしょうか?

よろしくお願い致します。

お礼日時:2009/05/29 10:33

No.1 です。

 (暫らく留守で補足回答遅れました。)
静電シールド・磁気シールドと電磁シールドの3つの条件で考えれば理解できると
思います。
1.静電シールド
 直流の成分で静電誘導で、信号源と逆の電荷が誘導されます。
 雷の場合途中の空気が絶縁体ですが、絶縁破壊を生じて雷電流が流れた場合には
 雷の衝撃電流が途中の金属や水分を含んだ立ち木などを経由して流れるので、
 周囲が金属で覆われていた場合内部の人間には周り込まないのです。
 表皮に吸収される表皮効果と呼ばれる現象です。
 *静電シールド は下記サイトを参照してください。
 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9D%99%E9%9B%BB% …
2.磁気シールド
 低周波の30KHz以下の信号で、主に磁界誘導成分を遮蔽する必要があり、強磁性
 体の鉄板など高い透磁率の物質で磁気シールドを施します。
3.電磁シールド
 金属などで遮蔽すると、電磁波は反射や吸収減衰することでシールドします。
 周波数によっては吸収減衰効果が無くなるのでフエライト材などを混ぜた電波
 吸収体を併用します。

*ちなみに、3つのシールドを実現したのが電波暗室で周波数帯を考慮して以下
 の構造となります。周波数に対して材質の組み合わせで対応しています。
1.外側を鉄板で覆います。鉄板の接続部は銅版で隙間を接続して漏れを防止し
 ます。基礎部分で大地アースに接地します。外部から引き込む電源や信号線は
 ラインフイルタや貫通コンデンサなど で外来雑音成分を遮断します。電源
 ラインの入力に絶縁トランスを挿入してます。これが静電シールドルームと
 なります。
2.電波暗室は上記静電シールドルームの内側にフエライトタイルを全面に張り
 付け、ウレタン加工の四角錐の電波吸収体を張り付けることで電波暗室内での
 電磁波の反射を吸収減衰させているのです。

*電磁シールド も参考にしてください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81% …
 
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>1.ケージのケーブルを出すための隙間から電磁波が混入する


>2.ケージの外に出ているケーブルから電磁波が混入する
>3.ケージ自体が、電磁波が筒抜けになる

1と2です。ケージからケーブルを出したら、内部回路の一部がケージの外に出ているのと同じですよね。
1はケーブルを引き出さなくても、ケージに穴が開いていると電磁波が内部に侵入します。ただし、電磁波の波長に対し穴が十分小さい場合には内部には侵入しません。逆にいえば穴よりも極端に波長の短い電磁波である光などは穴から入り放題ですよね。

またケージに全く穴がなくても、電磁波の周波数が極端に低くなると(だいたい10kHz以下)磁界の作用が支配的になり、電磁波が内部に侵入するようになります。遮蔽性能を上げるためには珪素鋼板などの強磁性体による磁気シールドを併用する必要がでてきます。
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この回答へのお礼

非常に詳細な回答ありがとうございます。


後1つ質問させてください。

電磁波の周波数が極端に低くなると(だいたい10kHz以下)磁界の作用が支配的になり・・・・
というのはどういう原理で起こるものなのでしょうか?
マクスウェル方程式でもあるように電場と磁場が対称ではないということからくる帰結なのでしょうか?

お礼日時:2009/05/30 09:57

まず、グラウンドとアースを混同してはいけません。


グラウンドとは回路の基準電位のことで、アースとは大地のことです。
アースする(接地する)とは、何かを導体で大地につないで、大地と等電位にすることです。

ファレデーケージは、導体の内部に電場が侵入しないことを利用して、内部回路を外部電場から遮蔽するためのものです。

従ってケージを内部回路のグラウンドにつながなくても、内部回路からケージ外へ信号線や電源線が出ていないなら、ケージの遮蔽効果は変りません。

ケージ外へ信号線を出す場合には、ケージを内部回路のグラウンドに接続し、信号線をケージに接続したシールドで覆わないと、内部回路を外部電場から遮蔽することはできません。ケージはおもにこのように使われるので、ケージをグラウンドに接続するのです。

ケージをアースしてもしなくても遮蔽効果は変りませんが、アースするのはケージが帯電しないようにするためでしょう。主に保安目的だと思います。
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この回答へのお礼

非常に詳細な回答をありがとうございます。

どうしても気になるのですが、

>ケージ外へ信号線を出す場合には、ケージを内部回路のグラウンドに接続し、信号線をケージに接続したシールドで覆わないと、内部回路を外部電場から遮蔽することはできません。ケージはおもにこのように使われるので、ケージをグラウンドに接続するのです。

という部分なのですが、これはどのような原理で起こるものなのでしょうか?

1.ケージのケーブルを出すための隙間から電磁波が混入する
2.ケージの外に出ているケーブルから電磁波が混入する
3.ケージ自体が、電磁波が筒抜けになる

恐らく答えは1だと思うのですが、
もしそうだとすると、例え内部回路からケージの外にケーブルを出していなくともケージに穴が開いているとノイズは混入するのでしょうか?
そうだとするとその穴は小さいほど混入するノイズの量は減ることになります。


よろしくお願いいたします。

お礼日時:2009/05/29 22:44

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No1さんのご回答で、
「ファラデーケージはグラウンドに接続した状態で使用されますが、静電シールド
に対してはグラウンドに接続しなければ効果が無くなりますが、電磁シールドに
関しては効果があります。」


とのことですが、No2さんのご回答では
「ケージを内部回路のグラウンドにつながなくても、内部回路からケージ外へ信号線や電源線が出ていないなら、ケージの遮蔽効果は変りません。」あります。

これは矛盾するのではないのでしょうか?

No1さんの回答では、飛行機が落雷を受けても中の人が感電しないのは、内部回路のグラウンドと飛行機の筐体を接続しているからだ、ということですが、
No2さんの回答によれば、飛行機のように中の回路を外にケーブルなどで出していなければ、内部回路と筐体は接続しなくても、落雷を受けても問題ないということではないのでしょうか?

一体どちらの回答が正しいのでしょうか?

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4998909.html

ここで一度質問させて頂いたのですが、よく分からなかったのでもう一度質問させて下さい。

No1さんのご回答で、
「ファラデーケージはグラウンドに接続した状態で使用されますが、静電シールド
に対してはグラウンドに接続しなければ効果が無くなりますが、電磁シールドに
関しては効果があります。」


とのことですが、No2さんのご回答では
「ケージを内部回路のグラウンドにつながなくても、内部回路からケージ外へ信号線や電源線が出ていないなら、ケ...続きを読む

Aベストアンサー

No2 です。

>内部回路のグラウンドと筐体を接続するメリットは、グラウンドを大きくとれるということだけだということでしょうか?
いいえ。
内部回路のグラウンド電位を筐体と接続することで、シールド板が内部回路を囲むので
内部回路同士の干渉を防ぐ働きをします。
装置内部からみれば、ファラデーケージのアースを取っている状態と等価になります。
(筐体が大地で内部のグランドパターン・シルド板がファラデーケージと考える。)

>なぜ一方通行になるのでしょうか?
*電荷の発生源がケージより小さい状態を前提として、
1.内部に電荷がある場合ケージの内側に逆電位が誘起され、外側に同電位が発生して
 外部に影響します。
2.外部に電荷が配置された場合、ケージの反対側(電荷に遠い方)に誘起してケージ
 内側と外側は同電位になります。
 よって、外部からの影響は軽減されます。
*内部の電荷をアースするのがファラデーケージで静電シールドと考えると宜しいでしょう。
 

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標準状態とはここでは0℃1気圧のこと.
実際には20℃だかの室温,1気圧で体積を測った.発生した気体を冷やして0℃にしたらどれだけの体積になるはずか.
温度変化だけで圧力は変化せず,気体の物質量が変動しないのだから,n は一定値で変化していない.なので,n を求めるまでもなく,0℃での温度に換算できる → シャルルの法則
一般に気体の体積は温度圧力に依存するために,標準状態換算の体積で示されることは,STPm3 等の単位で広く使われている.STP とは standard temperature and pressure の略である.この条件で m3 で測ったら,という数値である.
ただし,この場合の数値の意味は,体積というより物質量の意味になる.22.4 STPm3 = 1 kmol.
でも,高校化学であれば,単に状態方程式を使う練習の意味であろう.
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Qグラウンドについて

グラウンドは非常に電位の安定した導体だと言われますが、
実際に地面をテスターで測ってみても導通をとることは出来ないと思います。
これはいったいどういうことなのでしょうか?
もしかすると地面の奥深くの水が浸透したような場所だと導通がとれるのかも知れませんが、となると砂漠地帯だとグラウンドに接続するようなことが出来ないということなのでしょうか?

Aベストアンサー

地球は、大きな球なので、理想的にはゼロオームのはず。
その地球から見ると、テスターのリード棒は、針みたいに小さいので、接触抵抗が大きくなってしまう、ということが一つ。
土の種類や湿地帯、乾燥地帯で大きく抵抗値が変わってしまう、ということが一つ。(砂漠は、確かに難しそう)

実際の接地極は、大きな接地板や接地棒を何本も埋めたり、薬品を使ったりして抵抗値を小さくしています。
そもそも、回路テスターでは、地面の抵抗は測れません。
理由は、直流だから。と、接地極と補助極(電圧極、電流極)がないと、正しく測定できません。
このあたりを参照してみてください。
http://as76.net/asn/earth_meas.htm

Qアボガドロ数はどうやって測ったのですか?

アボガドロ数についてのいろんな質問があって、ダブッて質問していたらごめんなさい。でも僕の見るところ、どういう測定方法でもってアボガドロ数が6.02×10の23乗となったのか、についての説明は無いように思えました。
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Aベストアンサー

 もう遅い回答になりますが,先日たまたま寄った書店で下記の本を見付けましたのでご紹介しておきます。

「ブルーバックス 自然を支配する普遍数のふしぎ 物理定数とは何か」
 西條敏美 著: 本体 980円
 発行年月日:1996年10月20日
 サイズ:173×112mm :279ページ
 参考 URL で目次等もご覧になれます。

 アボガドロ数だけではありませんが,ペランの事やアインシュタインの事も書かれています。パラパラと眺めただけですので『こういう理屈(たとえばブラウン運動の何と何を観察するとこれがどうだから、アボガドロ数が推測できるんだ、のような)というか、風が吹くと桶屋が儲かる、式のお話』が載っていたかどうか自信はありませんが面白そうな本でした。

参考URL:http://www.bookclub.kodansha.co.jp/Scripts/bookclub/intro/intro.idc?id=3130

Q導電率について教えて頂きたいのですが・・・

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Aベストアンサー

黄銅などが純銅に比べて導電率が低いのは、upponさんの仰る通り、銅に添加された他の元素によると思います。
(但し、黄銅は銅と亜鉛を主成分とする合金です)

銅・銅合金のJIS規格の参考に:
http://www.inv.co.jp/~yoshi/sozai/sozai-yougo/0500-a-1.html

<軟銅と硬銅の導電率について>
下記参照URL・1ページ目左下の「丸2.機械的性質」の項に説明が出ていますが、硬銅は、軟銅に比べて銅結晶の粒子が細かいそうです。
(金属の中にも結晶構造があります:金属結合なので、「配列が揃っているかどうか」になります)

結晶内部と結晶間とでは、隣接する金属原子と密着している分、結晶内部の方が導電率が高くなります。
従って、結晶が大きいことで、より結晶内部での結合の比率が大きい「軟銅」の方が、導電率が高いのだと思います。

軟銅・硬銅の導電率の参考に:
http://www.sei.co.jp/ewp/J/product/detail/pdf/8_12.pdf
(線径0.5~2.0で、軟銅=1.00、硬銅=0.96とのこと)

参考URL:http://www.hitachi-cable.co.jp/ICSFiles/afieldfile/2005/04/25/tech_1.pdf

黄銅などが純銅に比べて導電率が低いのは、upponさんの仰る通り、銅に添加された他の元素によると思います。
(但し、黄銅は銅と亜鉛を主成分とする合金です)

銅・銅合金のJIS規格の参考に:
http://www.inv.co.jp/~yoshi/sozai/sozai-yougo/0500-a-1.html

<軟銅と硬銅の導電率について>
下記参照URL・1ページ目左下の「丸2.機械的性質」の項に説明が出ていますが、硬銅は、軟銅に比べて銅結晶の粒子が細かいそうです。
(金属の中にも結晶構造があります:金属結合なので、「配列が揃っているかどうか」に...続きを読む


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