Jaula de Faraday, aplicación tecnológicas.

 

Jaula de Faraday, aplicación tecnológicas.

Se conoce como jaula de Faraday al efecto por el cual el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positiva mente en la dirección en que va el campo electromagnético y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como discos duros o repetidores de radio y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.

Historia

En 1836, Michael Faraday observó que el exceso de carga en un conductor cargado residía únicamente en su exterior y no tenía ninguna influencia sobre nada encerrada en ella. Para demostrar este hecho, construyó una sala recubierta con papel de aluminio y las descargas de alta tensión permitidas a partir de un generador electrostático golpean el exterior de la habitación. Usó un electroscopio para mostrar que no había ninguna carga eléctrica presente en el interior de las paredes de la habitación.Aunque este efecto jaula se ha atribuido a los experimentos del cubo de hielo de Michael Faraday  realizados en 1843, fue Benjamin Franklin en 1755 quien observó el efecto descendiendo una bola de corcho sin carga suspendida de un hilo de seda a través de una abertura en una lata de metal con carga eléctrica. En sus palabras, «el corcho no fue atraído por el interior de la lata como habría sido en el exterior, y aunque tocó la parte inferior, sin embargo, cuando se sacó no se encontró electrificada (cargada) al tacto, como habría estado tocando el exterior. El hecho es singular». Franklin había descubierto el comportamiento de lo que ahora se refiere como una jaula de Faraday o escudo (basado en experimentos posteriores de Faraday, que duplicaron el corcho y caja de Franklin).

¿Cómo funciona la Jaula de Faraday?

Primero vamos a tratar de comprender cómo funciona la jaula de Faraday.En su experimento original, Faraday utiliza la hoja de metal para recubrir por completo una habitación.A continuación, utiliza un generador electrostático de emitir descargas de alto voltaje y la huelga de los exteriores de la habitación.Una vez que este campo eléctrico externo se aplicó a la sala, los campos eléctricos aplicados ejerce una fuerza sobre los portadores de carga dentro de la habitación. Esto dio lugar a una corriente que se genera hace que los cargos dentro de la sala, se reorganizan. Este reordenamiento de los cargos luego llevó a la cancelación del campo aplicado en el interior, por lo tanto, lo que hace la sala, neutral.Faraday entonces se utiliza un electroscopio. Un electroscopio es un instrumento científico que se utiliza para detectar y medir la carga eléctrica de un cuerpo en particular. El electroscopio reveló que no había carga eléctrica detectada en las paredes interiores de la habitación.Una jaula de Faraday funciona mejor cuando está conectado a la tierra. De esta manera, las cargas electromagnéticas que actúan sobre la caja puede llevarse a cabo sin causar daño en el suelo, manteniendo el contenido de la caja afectada.Por lo tanto, la jaula de Faraday se puede utilizar de dos maneras:Un cascarón vacío, la realización de que no dispone de ningún campo eléctrico, incluso cuando se coloca en un muy fuerte campo eléctrico externo. Los cargos en la superficie que se conduzcan reorganizar de tal manera que el campo eléctrico dentro de la cáscara se convierte en cero.A la inversa también funciona. Si existe la presencia de un campo eléctrico muy fuerte dentro de la cáscara, los cargos en el ámbito exterior de la jaula de Faraday se convertirá en punto muerto.

Aplicaciones en la vida diaria.

A diferencia de otros científicos muy influyentes como Thomas Edison o Nicolás Copernico, Michael Faraday no logró esa "fama" en sus años posteriores. No obstante, muchos de los dispositivos que utiliza a diario, son reales gracias a los estudios y descubrimientos de este científico.

Después de observar como Faraday empezó a revolucionar diversos aspectos de la ciencia, podemos ver claramente sus aplicaciones de la vida diaria. Algunos ejemplos son los que se nombran a continuación:

Seguridad contra relámpagos

Tanto los coches como también pueden ser los aviones, pueden someterse alguna vez a una tormenta eléctrica, y estos debido a su estructura podremos comprobar que en este caso pueden actuar como Jaulas de Faraday para proteger a todo aquel que viaje en su interior.

 

Microondas

Las microondas dentro del horno se encuentran atrapados y se utiliza con el fin de cocinar, donde la cubierta metálica del horno de microondas actúa como una jaula de Faraday. 

Protecciones para los productos electrónicos

Los equipos electrónicos pueden ser blindados y protegidos de la perdida campos electromagnéticos mediante el uso de cables coaxiales que contienen una capa conductora que actúa como una jaula de Faraday.

Trajes de protección para los técnicos que trabajan con materiales de alta tensión

Suelen llevar trajes de protección que actúan como jaulas de Faraday para garantizar su seguridad mientras se trabaja con líneas eléctricas de alta tensión. Estos trajes de protegerlos de electrocutarse.

Motores eléctricos

El primitivo motor de Faraday fue el responsable de los muchos motores eléctricos que aparecieron años después. El modelo inicial propuesto por Faraday era algo complejo, pero, con el paso de los años, ha ido evolucionando hasta los que conocemos hoy en día.

Aislantes e inhibidores

 Muchos sitios suelen tener mala cobertura y esto tiene fácil respuesta desde que conocemos las teorías de Faraday ya que esos sitios pueden tener una estructura metálica, la cual crea una especie de jaula de Faraday, impidiendo que las ondas penetren y salgan del edificio.

Energía hidráulica.

Tanto la energía hidráulica como la dinamo, hacen uso de generadores, los cuales convierten su propio movimiento en energía eléctrica.  Estos generadores parten de muchas teorías propuestas por el científico. También podemos encontrar en los cargadores de móviles o de cualquier otro dispositivo electrónico con batería, ciertos transformadores que viene de sus teorías.

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2.- Preguntas a incluir en comentarios:

- ¿En que consiste el fenómeno de la jaula de Faraday

- ¿Porqué cuando cae un rayo en un coche o avión en su interior estamos a salvo?

- ¿Qué tiene que ver la ley de Gauss en todo esto?

- Aplicaciones de la jaula de Faraday en el desarrollo de la tecnología.

¿Por qué cuando cae un rayo sobre un

automóvil las personas no sufren daño?

¿Por qué el rayo no entra en el interior?

¿Qué tiene que ver la ley de Gauss para el

campo eléctrico en todo esto?