01电梯里的信号谜题slide
Question
走进金属电梯，手机信号常常跌到一格甚至消失。这件事和一座两百年前的金属笼子有关。
- 电梯是金属箱体
- 信号变弱不是偶然
- 引出法拉第笼的问题
02你的第一反应quiz
Prediction
先别急着看答案：你认为进电梯信号变弱的最可能原因是什么？
- 在两个直觉之间选择
- 答案会改变你注意的方向
03金属笼里的电荷实验slide
Evidence
在法拉第笼表面施加高压电，笼外火花四溅，但笼内的验电器纹丝不动——内部电场为零。
- 外表面电荷积累
- 笼内检测不到电场
- 真正的能量从表面绕过
04为什么金属能屏蔽？slide
Explanation
外部电场让导体中的自由电子移动，直到在笼表面形成相反电场，恰好把内部电场抵消。内部一直是零。
- 自由电子响应电场
- 表面感应电荷形成反向电场
- 内部净电场为零
05有洞的笼子还管用吗？slide
Boundary
法拉第笼并不是一块实心铁块。关键看孔洞是否远小于波长。汽车和电梯的金属骨架足以屏蔽手机信号，但大开口会让信号漏进来。
- 孔洞大小决定屏蔽效果
- 金属纱窗能屏蔽很多电磁波
- 不是所有金属盒都等效
06找一找身边的法拉第笼interactive
Transfer
在下面这些常见物品里，哪些能屏蔽外部电场？试出你的判断。
- 判断汽车、微波炉、塑料箱、木桌
- 得到即时反馈
- 把原理迁移到新场景
07原来我们每天都在用法拉第笼slide
Resolution
电梯、汽车和微波炉，都是靠着导体表面电荷重排让内部电场归零。回到最初的问题：进电梯信号变差，正是法拉第笼在日常工作的证据。
- 回答了驱动问题
- 屏蔽不是实验室专属
- 日常金属外壳就是法拉第笼