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Jaula de Faraday

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Jaula de Faraday
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Presentación

La Jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Debe su nombre al físico Michael Faraday, que construyó una en 1836. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.

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Contenido

Michael Faraday, FRS (Newington, 22 de septiembre de 1791-Londres, 25 de agosto de 1867), fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. Sus principales descubrimientos incluyen la inducción electromagnética, diamagnetismo y la electrólisis. Fecha fotografía: 1861

El funcionamiento de la jaula de Farday 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, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza dada por:

Formula faraday.png

Donde e es la carga del electrón. Como la carga del electrón es negativa, los electrones 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 queda con un defecto de electrones (carga positiva). Este desplazamiento de las cargas hace que en el interior de la caja se cree un campo eléctrico (representado en rojo en la siguiente animación) de sentido contrario al campo externo, representado en azul.

Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.

Apantallamiento eléctrico.

En la Jaula de Faraday, el campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nulo

Como en el interior de la caja no hay campo, ninguna carga puede atravesarla; por ello se emplea para proteger dispositivos de cargas eléctricas. El fenómeno se denomina apantallamiento eléctrico.

Muchos dispositivos que empleamos en nuestra vida cotidiana están provistos de una jaula de Faraday: los microondas, escáneres, cables, etc. Otros dispositivos, sin estar provistos de una jaula de Faraday actúan como tal: los ascensores, los coches, los aviones, etc. Por esta razón se recomienda permanecer en el interior del coche durante una tormenta eléctrica: su carrocería metálica actúa como una jaula de Faraday.

El 3 de octubre de 2016, un avión de la compañía islandesa WOW fue impactado por un rayo en pleno vuelo, tras ingresar en una tormenta eléctrica pocos momentos después de despegar del aeropuerto de Keflavík, Islandia. Gracias a su jaula Faraday, nada ocurrió

Plano

Plano Jaula de faraday.

Aplicaciones de la jaula de Faraday

Algunas de las aplicaciones comunes de la jaula de Faraday.

  • Seguridad contra relámpagos: Los coches actúan como jaulas de Faraday para proteger a las personas cuando el vehículo es golpeado por un rayo. La jaula protege el interior del vehículo de los campos eléctricos fuertes.
  • Microondas: Los microondas dentro del horno se encuentran atrapados y se utiliza con el fin de cocinar en el interior de un horno de microondas, donde la cubierta metálica del horno de microondas actúa como una jaula de Faraday.
  • Protecciones para equipos electrónicos: Los equipos electrónicos pueden ser blindados y protegidos de la perdida de 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 electricistas: Los electricistas suelen llevar trajes de protección que actúan como jaulas de Faraday para garantizar su seguridad mientras trabajan con líneas eléctricas de alta tensión.

Pasos para construir una jaula de Faraday casera

¿Sabía usted que sus equipos electrónicos necesita protección contra los pulsos electromagnéticos (EMP)? Para evitar ser afectados por el impacto de un pulso electromagnético, podemos construir nuestras propias jaulas de Faraday. Entusiastas de la ciencia general también podrán disfrutar de la construcción de sus propias versiones de la jaula de Faraday. Para ello, se requieren los siguientes elementos:

  • Dos cajas de cartón: una caja de cartón debe encajar bien dentro de la otra
  • Lámina de aluminio
  • 6 y 10 láminas de polietileno negro
  • Cable de tierra (cable que conecta los componentes de metal de un circuito eléctrico a la tierra)
  • Pinzas de cocodrilo
  • Cinta de celofán

Montaje de la jaula de Faraday

  • 1. Coloca la caja de cartón más pequeña dentro de la más grande.
  • 2. Cubre la caja externa por completo con papel de aluminio.
  • 3. Conecta un cable de tierra a la lámina de aluminio utilizando la cinta adhesiva.
  • 4. Conecta la pinza de cocodrilo al final del cable a tierra.
  • 5. Envuelve la caja con la lámina y cinta adhesiva en su lugar para evitar que la hoja se rompa.
  • 6. Coloca el elemento a proteger dentro de la caja más pequeña.

Pequeños productos electrónicos tales como computadores y radios se pueden colocar en su jaula de Faraday casera para protegerlos de los efectos del electrosmog o contaminación electromagnética.

Indicaciones para construir la jaula Faraday casera con estantería desmontable (protección de equipos ante EMP)

  • 1- Conductividad del material utilizado: que sea cobre o aluminio (que no te vendan otra cosa como supuesto “aluminio”, por ejemplo). Se trata de ofrecer un camino al pulso que oponga menos resistencia a la propagación, que el camino directo a tus equipos (radio de emergencia, linternas, y similar) para llevar el pulso por donde tú quieras.
  • 2- Un material muy dúctil, la rejilla de gallinero con milímetros de separación entre sus celdas (mientras no sea mayor la longitud de onda no puede pasar a través de las celdas).Con esa rejilla se puede recubrir con facilidad una estantería metálica cualquiera (que tan sólo nos da un armazón muy sencillo y a mano).
  • 3- Debes cubrir por completo las seis caras del cubo, o no funcionará. Puedes enrollar lateralmente la estantería una vez establecido un punto fijo aprovechar los propios agujeros para tornillos de los listones de la estantería desmontable para cogerla con alambre fino o cable pelado.
  • 4- Luego coses superponiendo bien la base de abajo, bajo la única balda de estantería (o dos baldas una sobre la otra o a 5-10 centímetros, ya que serán las únicas utilizadas para dar un cierto apoyo a los listones que harán el armazón), que quedará fija; y el fragmento de malla de arriba que será de saca y pone. Trenza con cuidado la malla utilizando, por ejemplo, alambre fino o cable pelado. Superpón las mallas, que no queden huecos entre malla y malla, o romperás el efecto de caja faraday.
  • 5- Tus equipos NO deben estar en contacto con la malla, ya que es muy conductora, en especial sus partes metálicas. Una buena forma de organizar el interior de tu jaula, además de aislar, puede ser utilizar cajas de plástico organizadas unas sobre las otras.
  • 6- Fundamental añadir la toma tierra, sobre todo si de lo que se trata es de prevenir un evento de cierta intensidad. Hemos dicho que la jaula simplemente ofrece un camino más fácil y conductivo al pulso (de ahí que cuanto más conductor mejor) pero hay que conducirlo hacia algún sitio. Esa es la función de la toma a tierra directamente conectada a nuestra jaula de Faraday.

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