Jaula
de Faraday
El efecto jaula de Faraday provoca que
el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea 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 positivamente 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.
Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo,
el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el
interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero.
Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en una emisora de
Onda Media. Al
rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si
se sustituye el periódico con un papel de aluminio la radio deja de emitir sonidos: el aluminio es un conductor eléctrico
y provoca el efecto jaula de Faraday.
Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una
aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos
delicados, tales como repetidores de radio, discos duros y televisión situados en
cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas
por las tormentas
Funcionamiento
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de
un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en
presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las
posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres,
se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del
conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los
electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado
se queda sin electrones (carga positiva).
Demostración teórica
Supongamos el conductor sin equilibrio electrostático. Suponiendo que la
carga en el interior del conductor es nula, el potencial V en el interior del
conductor cumple la ecuación de Laplace, siendo R la región ocupada por el interior del conductor:
Dado que el conductor está en equilibrio en su superficie no hay
corrientes, de modo que el potencial en su superficie es constante:
En virtud del teorema de unicidad
del potencial el potencial que cumple tales condiciones es único y puede verse que la
solución es trivialmente:
El campo eléctrico en el interior vendrá dado por el gradiente del
potencial:
De modo que el campo eléctrico en el interior del conductor es nulo.
Método casero para crear una
Jaula de Faraday
Utilizar un mosquitero de alambre y elaborar un estilo de caja con ella.
Luego colocar dentro de ella el objeto que hace interferencia.
Soluciones con este método
- Evitar el ruido molesto de las interferencias entre el teléfono
móvil y su altavoz.
- Dejar sin señal: (teléfonos
móviles, módems, etc.)
- Evitar interferencias entre altavoces y una frecuencia de radio.
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