¿Qué es una jaula de Faraday? – Definición y material

Definición de jaula de Faraday

¿Alguna vez ha estado en un viaje por carretera y ha atravesado una tormenta eléctrica? ¿Qué crees que pasaría si tu coche fuera alcanzado por un rayo? ¿Crees que te electrocutarían? Por suerte para usted, su automóvil es un lugar seguro, ya que actúa como una jaula de Faraday.

Una jaula de Faraday es una jaula conductora que protege el interior de los campos eléctricos externos y la radiación electromagnética externa. Las jaulas de Faraday también se llaman escudos de Faraday, jaulas de RF o jaulas de EMF. La jaula de Faraday es muy popular y se utiliza en nuestra vida diaria.

La jaula de Faraday lleva el nombre de Michael Faraday, quien construyó una en 1836 y observó que cuando las cargas eléctricas golpean el exterior de la jaula, no afectan el interior. Envolvió una habitación en papel de aluminio, colocó un electroscopio dentro de la habitación que mediría la presencia de cualquier carga eléctrica y luego aplicó cargas eléctricas al exterior de la habitación. Observó que el electroscopio dentro de la habitación siempre marcaba 0, sin importar lo que sucediera fuera de la habitación.

¿Cómo se hace esto, puede preguntar? Bueno, echemos un vistazo más de cerca.

Materiales de construcción de jaulas de Faraday

Todo comienza con los materiales utilizados para construir una jaula de Faraday. En realidad, no es difícil construir uno usted mismo. De hecho, probablemente tengas todos los materiales que necesitas en tu cocina. El único material que necesita es este: material conductor.

Un material conductor es aquel que deja pasar la electricidad. Los metales son el material conductor más utilizado en la actualidad. Otros ejemplos son el agua y el cuerpo humano. Lo opuesto a un conductor es un aislante , materiales como caucho, madera, vidrio o plástico. Estos materiales no permiten el paso de la electricidad. Pero, ¿cómo la construcción de una jaula con material conductor protege el interior de la electricidad?

Esta jaula para pájaros está rodeada de metal, por lo que también es una jaula de Faraday.

Cómo funcionan las jaulas de Faraday

Cuando una jaula de Faraday se expone a una fuerza eléctrica externa, los electrones del material conductor de la jaula responden y se mueven de tal manera que cancelan la fuerza eléctrica externa. La jaula de Faraday termina produciendo su propia fuerza eléctrica que es exactamente opuesta a la fuerza eléctrica a la que está expuesta. Esta fuerza igual y opuesta cancela la fuerza externa. Lo que obtienes dentro de la jaula es un entorno eléctrico completamente neutral.

Limitaciones de la jaula de Faraday

Sin embargo, existen limitaciones para la jaula de Faraday. No bloquean los campos magnéticos, por lo que el campo magnético de la tierra se abrirá paso. Además, el tipo de material conductor utilizado y cómo se construye también determina la respuesta de la fuerza eléctrica. Las mallas, por ejemplo, no protegen tan bien como una hoja sólida de metal. Los diferentes tipos de metal también tienen diferentes conductividades. El cobre, por ejemplo, tiene una conductividad más alta y lo convierte en una mejor jaula de Faraday ya que responde a más fuerzas eléctricas.

Ejemplos de jaulas de Faraday

Si no es un científico, probablemente no se encontrará trabajando con una jaula de Faraday real, pero hay ejemplos de jaulas de Faraday en la vida cotidiana. Repasemos el ejemplo del automóvil al comienzo de esta lección. Tu coche es un ejemplo de jaula de Faraday. Si su automóvil, que está hecho de metal, es alcanzado por un rayo, estará bien mientras permanezca adentro. Un avión es otro ejemplo. Los pasajeros que vuelen en un avión que sea alcanzado por un rayo estarán protegidos. Finalmente, su microondas es una jaula de Faraday que evita que la radiación se escape. Los ascensores también suelen actuar como jaulas de Faraday; ¿Alguna vez notó que su teléfono celular deja caer la señal mientras está en uno?

Hablando de teléfonos celulares, el dueño de un bar en Gran Bretaña instaló una malla de alambre en sus paredes y puertas, convirtiéndola en una jaula de Faraday. El dueño del bar estaba cansado de que todos estuvieran en sus teléfonos celulares en lugar de conversar entre ellos, así que al convertir su barra en una jaula de Faraday, bloqueó las señales de los teléfonos celulares para que no ingresaran a su bar.

Resumen de la lección

Repasemos lo que hemos aprendido. Una jaula de Faraday es una jaula conductora que protege el interior de los campos eléctricos externos y la radiación electromagnética externa. El único material necesario para construir una jaula de Faraday es un material conductor , o un material que permita que la electricidad pase a través de ella, mientras que el opuesto es un aislante., que es un material que no deja pasar la electricidad, como la goma. El aluminio, el cobre y el oro son ejemplos de buenos conductores. Las jaulas de Faraday funcionan produciendo una fuerza eléctrica igual y opuesta cuando se exponen a una fuerza eléctrica externa que cancela la fuerza eléctrica dentro de la jaula, lo que hace que la fuerza eléctrica dentro de la jaula sea 0. Esto protege todo lo que está dentro de la jaula de las fuerzas eléctricas externas. También es importante recordar que ciertos conductores no son tan efectivos como otros, como la malla, que es menos efectiva que el metal sólido.