hay altas posibilidades de que haya pasado una cantidad significativa de su tiempo en una jaula de Faraday en algún momento de su vida. Incluso podrías tener uno en tu cocina. Sorprendido?

inventados por primera vez en 1836 por el venerable científico inglés Michael Faraday, se han vuelto omnipresentes en nuestro mundo tecnológico moderno. Desde mantenerte a salvo en el aire hasta guardar secretos de estado, son herramientas simples pero muy poderosas.

en el siguiente artículo, echaremos un vistazo rápido a lo que son y echaremos un vistazo a cómo funcionan realmente.,

¿qué es una jaula de Faraday?

Una jaula de Faraday, a veces conocida como escudo de Faraday, es un recinto que se utiliza para proteger cosas de campos electromagnéticos (tanto estáticos como no estáticos).

la electricidad estática es aquella donde las cargas están en reposo, de ahí el nombre. Ellos, en efecto, se acumulan en la superficie de un aislante particular.

la electricidad no estática o corriente es donde los electrones se mueven dentro de un conductor. Las jaulas de Faraday son capaces de proteger su contenido, o incluso a sus ocupantes, de sentir los efectos de ambos.,

pueden estar hechos de una cubierta continua de material conductor o de una malla fina de material conductor.

Las jaulas de Faraday llevan el nombre de su inventor, el científico Inglés Michael Faraday. Los ideó en 1836.

varían en diseño y tamaño desde simples cercas de eslabones de cadena hasta mallas metálicas finas de aspecto delicado.

independientemente de su apariencia exacta, Todas las jaulas de Faraday toman cargas electrostáticas, o incluso ciertos tipos de radiación electromagnética, y las distribuyen alrededor del exterior de la jaula.

¿cuándo se inventó la jaula de Faraday?,

en la década de 1800 Michael Faraday había estado poniendo su considerable intelecto a la investigación de la electricidad. Pronto se dio cuenta de que un conductor eléctrico (como una jaula de metal) cuando estaba cargado parecía exhibir esa carga solo en su superficie.

parecía tener ningún efecto en el interior del conductor en todo.

se propuso demostrar esto a mayor escala y, en 1836, ideó un ambicioso experimento.

durante el ahora legendario experimento, Michael Faraday Forró una habitación en papel de aluminio., Luego permitió que las descargas de alto voltaje de un generador electrostático golpearan el exterior de la habitación.

luego utilizó un dispositivo especial llamado electroscopio (un dispositivo que detecta cargas eléctricas) para probar concluyentemente su hipótesis, ya que había sospechado que la habitación estaba completamente desprovista de carga eléctrica.

también confirmó que solo la superficie exterior de la lámina metálica conducía cualquier corriente en absoluto.,

Faraday más tarde reafirmó sus observaciones con otro experimento famoso: su experimento de cubo de hielo. Durante este experimento, duplicó un experimento anterior de Benjamin Franklin.

Michael bajó una bola de latón cargada en una taza de metal. Como se anticipó, el experimento confirmó las observaciones anteriores de Franklin y las suyas propias.

Benjamin Franklin también merece algún crédito

aunque hoy este tipo de aparato lleva el nombre de Michael Faraday, Benjamin Franklin debería ser reconocido por sus contribuciones casi 90 años antes.

en 1755, el Sr., Franklin observó un fenómeno similar. Bajó una bola de corcho sin carga, en un hilo de seda, a través de una abertura en una lata de metal cargada eléctricamente.

observó que «el corcho no fue atraído hacia el interior de la lata como lo habría sido hacia el exterior, y aunque tocó el fondo, sin embargo, cuando se extrajo no se encontró electrificado (cargado) por ese toque, ya que habría sido tocando el exterior. El hecho es singular.,»

También pudo demostrar que el corcho estaba afectado por la carga electrostática de la lata colgándola cerca del exterior de la lata. La bola de corcho fue inmediatamente atraída hacia la superficie de la lata.

esto, como era de esperar, desconcertó a Franklin en ese momento. Incluso admitió su confusión a un colega en una carta.

» usted requiere la razón; yo no lo sé. Tal vez puedas descubrirlo, y entonces serás tan bueno como para comunicármelo.,»

mientras que él descubrió el efecto años antes de Faraday, Franklin nunca desarrollaría completamente una razón para sus observaciones curiosas. Eso sería dejado al gran Michael Faraday décadas más tarde.

¿cómo funcionan las jaulas de Faraday?

En pocas palabras, las jaulas de Faraday distribuyen carga electrostática alrededor de su exterior. Ellos, por lo tanto, actúan como un escudo a cualquier cosa dentro de ellos.

son, en este sentido, una forma de conductor hueco por el cual la carga electromagnética permanece solo en la superficie externa de la jaula.,

pero en realidad, como muchas cosas, es un poco más complicado que eso.

a menos que esté familiarizado con el concepto de electricidad y conductores, es posible que desee repasar eso primero antes de Continuar. Este video ofrece un gran repaso sobre el tema.

En esencia, los conductores tienen un depósito de electrones en movimiento libre que les permite conducir electricidad. Cuando no hay carga eléctrica presente, el conductor tiene, más o menos, el mismo número de partículas positivas y negativas mezcladas a lo largo de él.,

si un objeto externo cargado eléctricamente se acerca a la jaula, las partículas positivas (núcleos) y negativas libres (electrones) en el conductor se separan repentinamente.

si el objeto que se aproxima está cargado positivamente, electrones libres en movimiento pululan hacia él.

esto deja al resto del material de la jaula relativamente desprovisto de electrones cargados negativamente dándole una carga positiva. Si el objeto que se aproxima está cargado negativamente, ocurre lo contrario y los electrones son repelidos, pero el efecto neto es el mismo, solo al revés.,

este proceso se denomina inducción electrostática y crea un campo eléctrico opuesto al del objeto externo.

este proceso cancela efectivamente el campo eléctrico externo en toda la jaula. Es este fenómeno el que aísla el interior de la jaula del campo eléctrico externo.

¿para qué se utilizan las jaulas de Faraday?

como se puede imaginar, estas jaulas son bastante útiles en una variedad de aplicaciones. Es probable que hayas estado en uno muy recientemente.

Los ejemplos más famosos son los automóviles y los aviones., Tanto el fuselaje de un avión como el de un automóvil actúan como jaulas de Faraday para sus ocupantes.

mientras que menos de un problema para los coches, en las huelgas de iluminación del aire son una ocurrencia bastante común. Gracias al exterior de aluminio de los aviones, cuando esto ocurre, tanto la aviónica delicada de los aviones como los pasajeros de valor incalculable quedan completamente ilesos.

increíblemente apropiado, las salas de escaneo de MRI son efectivamente imitaciones del famoso experimento de Faraday de 1836. Deben construirse de esta manera para evitar que se agreguen señales de radiofrecuencia externas a los datos de la máquina de resonancia magnética.,

Si se les permitiera penetrar en la habitación podría afectar seriamente las imágenes resultantes. A pesar de esto, los operadores generalmente están entrenados para detectar interferencias de RF en el improbable caso de que la jaula de Faraday esté dañada.

Los hornos microondas son otro ejemplo notable de los usos cotidianos de las jaulas de Faraday. Sin embargo, a diferencia de otras aplicaciones, están diseñados para trabajar en reversa y mantener la radiación de microondas dentro del horno.

en realidad se puede ver parte de la jaula en la ventana transparente del horno de microondas.

muchos edificios también son jaulas de Faraday accidentales, como resulta., El gran uso de barras de refuerzo de metal o malla de alambre puede causar estragos con las redes inalámbricas de internet y las señales de teléfonos celulares.

otra aplicación interesante de las jaulas de Faraday es utilizada por los militares y otras organizaciones. Las jaulas de Faraday se usan a menudo para proteger equipos de ti y otros equipos eléctricos vitales de ataques de pulso electromagnético y rayos.

también son ampliamente utilizados en situaciones en las que los dispositivos de escucha necesitan ser bloqueados. Los políticos y otras reuniones de alto nivel a menudo optan por discutir asuntos delicados en salas blindadas de diseño de jaulas de Faraday especiales.,

¿las jaulas de Faraday son 100% efectivas?

La efectividad de la jaula de Faraday se define por el diseño de la jaula, el tamaño y la elección de los materiales de construcción. Si se trata de una construcción tipo malla, protegerán sus interiores si el conductor es lo suficientemente grueso y los agujeros en la malla son más pequeños que la longitud de onda de la radiación en cuestión.

sin embargo, por increíbles que sean las jaulas y escudos de Faraday, están lejos de ser perfectos., En general, no proporcionan un aislamiento 100% de las ondas electromagnéticas.

mientras que las longitudes de onda más largas, como las ondas de radio, tienden a estar muy atenuadas o bloqueadas por la jaula, las transmisiones de frecuencia de alta potencia de campo cercano como HF RFID generalmente pueden penetrar el escudo.

dicho esto, las construcciones de jaula sólida, en oposición a las formas de malla, tienden a proporcionar una mejor cantidad de blindaje en un rango más amplio de frecuencias.

Los hornos de microondas son un excelente ejemplo del hecho de que las jaulas de Faraday no son 100% efectivas como escudos EM., La mayoría no bloquean toda la radiación de microondas para que no se escape del dispositivo.

pero esto no es nada de lo que preocuparse. No solo la radiación no es ionizante, sino que los hornos de microondas se someten a extensas pruebas antes de ser liberados para la venta general.

la FDA, por ejemplo, permite una pequeña cantidad de fugas de los hornos de microondas. Actualmente se establece en 5 mW / cm2.