La jaula de Faraday

Por Miguel Manzano
En Experimentos
7 de Abril de 2014
0 Comentarios
8591 Visitas

OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO

Construcción de una jaula de Faraday e investigar que ondas electromagnéticas son las que pueden atravesarla y su funcionamiento.

PALABRAS CLAVE

– Electrones
– Potencia
– Campo Eléctrico
– Ondas Electromagnéticas

MATERIAL

– Un trozo de tela metálica de cuadrado pequeño (0.2 cm)
– Grapadora
– Tijeras
– Barrita de cola
– Clip grande
– Teléfono móvil

TIEMPO NECESARIO

Preparar: 15 Minutos
Realizar: 2 Minutos
Recoger: 2 Minutos

DESCRIPCIÓN Y DIBUJO DEL EXPERIMENTO

Se trata de construir una jaula de Faraday, que detenga las ondas electromagnéticas de frecuencia de las ondas de móviles, de manera que si introducimos un teléfono móvil en el interior de la jaula, podremos comprobar que las ondas de teléfono no entran dentro de la jaula, y si intentamos llamar o mirar la cobertura que tiene el teléfono veremos que el teléfono no tiene nada de cobertura, pese a que el mismo todavía sigue funcionando y encendido. En cuanto saquemos el teléfono de la jaula, a los pocos minutos, éste recupera la cobertura.

Para la construcción cogemos un trozo de tela metálica y la cortamos para hacer una bolsita donde quepa el teléfono anchamente. Después tejemos la tela con grapas para hacer la bolsita, dejando una apertura por un lado, para introducir el teléfono.

Podemos reforzar los laterales con cola de secado rápido, para evitar que nos pinchemos con los alambres de la tela. De manera que primero comprobaremos que tiene cobertura el teléfono, después lo meteremos en la bolsita, cerraremos con un clip, y comprobaremos que ya no tiene cobertura. Si sacamos otra vez el teléfono la cobertura se recupera.

jaulafaraday01

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Una 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 emplea para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica ( o en nuestro caso, la bolsita metálica) se coloca en presencia de un campo eléctrico externo (en nuestro caso, las ondas del teléfono se transmite a través de un campo eléctrico, así que aunque no lo veamos, estamos sumergidos en él), las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en el metal son libres, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza dada por:

\Vec{F} = e \Vec{E}_{ext}

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 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 los siguientes dibujos) de sentido contrario al campo externo, representado en azul.

El campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nulo. Algo habitual en todos los conductores, en el interior el campo eléctrico es 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.

Este montaje es interesante para comprobar que la jaula retiene a cierto tipo de ondas electromagnéticas, por ejemplo, si acercamos la tela (sin el teléfono) comprobaremos como el calor la traspasa, lo que quiere decir que las ondas en el infrarrojo sí la atraviesan. Vemos que el teléfono está dentro, lo que quiere decir que las ondas del espectro visible también atraviesan la bolsita, pero la cobertura desaparece, lo que quiere decir que las ondas de cierta frecuencia no entran dentro.

Funcionamiento de la jaula cuando se le aplica un campo eléctrico, vemos como los electrones se desplazan tanto como el campo eléctrico aplicado, y estos genera uno igual, pero de sentido contrario al externo, dando un campo eléctrico interno nulo:

jaulafaraday02

jaulafaraday03

jaulafaraday04

jaulafaraday05

jaulafaraday06

jaulafaraday07

OBSERVACIONES

Hay que tener mucho cuidado con los hilos metálicos de los laterales, porque pueden pinchar bastante.

REFERENCIAS

Realizado por Francisco Cánovas Picón.

Créditos de la imagen

Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Forestal

AVISO

Esta web no se responsabiliza de la mala utilización de los experimentos.

Aportado por Francisco Cánovas Picón

Share

Suscríbete a nuestro boletín mensual
Recibe cada mes los últimos artículos de Un cacho de ciencia

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *