5/20/2018 Jaula de Faraday

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Jaula de Faraday

La jaula de Faraday debe su nombre a su inventor, el cientfico

britnico Michael Faraday. Fue inventado en el ao 1836. La jaula

de Faraday tambin se conoce como el escudo de Faraday. La jaulade Faraday consiste en un recinto que es de un material que puede

contener las cargas de electricidad. Este tipo de recinto tiene la

capacidad para bloquear los campos externos, de electricidad

esttica.

Es muy probable que alguna vez has calentado tu desayuno en una

jaula de Faraday (el horno de microondas) o probablemente has

montado en una para ir a trabajar (coche). Las jaulas de Faraday

tienen una amplia gama de usos en la ingeniera, lastelecomunicaciones, la investigacin mdica y otras reas donde la

interferencia electrosttica y electromagntica puede afectar el

funcionamiento de los equipos.

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades

de un conductor en equilibrio electrosttico. Cuando la caja

metlica se coloca en presencia de un campo elctrico 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 elctrico 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).

Cmo funciona la Jaula de Faraday?

Primero vamos a tratar de comprender cmo funciona la jaula de

Faraday. En su experimento original, Faraday utiliz una hoja de

metal para recubrir por completo una habitacin. A continuacin,

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utiliz un generador electrosttico que emita descargas de alto

voltaje, colocndolo en los exteriores de la habitacin. Una vez que

este campo elctrico externo se aplic a la sala, los campos

elctricos aplicados ejercen una fuerza sobre los portadores de la

carga dentro de la habitacin. Esto dio lugar a una corriente que se

genera, haciendo que la carga elctrica dentro de la sala se

reorganice. Este reordenamiento de las cargas lleva a la cancelacin

del campo aplicado en el interior, por lo tanto, lo que hace la sala

neutral. Faraday entonces utiliz un electroscopio. Un

electroscopio es un instrumento cientfico que se utiliza para

detectar y medir la carga elctrica de un cuerpo en particular. El

electroscopio revel que no haba carga elctrica en las paredes

interiores de la habitacin.

Una jaula de Faraday funciona mejor cuando est conectado a la

tierra. De esta manera, las cargas electromagnticas que actan

sobre la caja pueden llevarse a cabo sin causar dao en el suelo,

manteniendo el contenido de la caja afectada.

Por lo tanto, la jaula de Faraday se puede utilizar de dos maneras:

Como una jaula vaca: No dispone de ningn campo elctrico,incluso cuando se coloca en un campo elctrico externo. Las

cargas en la superficie se conducen para reorganizarse de tal

manera que el campo elctrico dentro de la jaula se convierte en

valor cero.

A la inversa tambin funciona. Si existe la presencia de un campo

elctrico muy fuerte dentro de la jaula, las cargas en el mbito

exterior de la jaula de Faraday se convertirn en punto muerto.

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Aplicaciones de la jaula de Faraday

Algunas de las aplicaciones comunes de la jaula de Faraday.

Seguridad contra relmpagos: Los coches actan como jaulas de

Faraday para proteger a las personas cuando el vehculo es

golpeado por un rayo. La jaula protege el interior del vehculo de

los campos elctricos 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 metlica del horno de

microondas acta como una jaula de Faraday.

Protecciones para equipos electrnicos: Los equipos electrnicos

pueden ser blindados y protegidos de la prdida de campos

electromagnticos mediante el uso de cables coaxiales que

contienen una capa conductora que acta como una jaula de

Faraday.

Trajes de proteccin para los electricistas: Los electricistas suelen

llevar trajes de proteccin que actan como jaulas de Faraday

para garantizar su seguridad mientras trabajan con lneas

elctricas de alta tensin.

Supongamos el conductor sin equilibrio electrosttico. Suponiendo

que la carga en el interior del conductor es nula, el potencial V en el

interior del conductor cumple laecuacin de Laplace,siendo R la

regin ocupada por el interior del conductor:

Dado que el conductor est en equilibrio en su superficie no haycorrientes, de modo que el potencial en su superficie es

constante:

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Laplacehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Laplace

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En virtud delteorema de unicidad del potencial el potencial

que cumple tales condiciones es nico y puede verse que la

solucin es trivialmente:

El campo elctrico en el interior vendr dado por el

gradiente del potencial:

De modo que el campo elctrico en el interior del

conductor es nulo. Es una consecuencia de laley de

Gauss,que dice que en el interior de un conductor

hueco, el campo es nulo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_unicidad_del_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gausshttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gausshttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gausshttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gausshttp://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_unicidad_del_potencial

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CONCLUSIONES

Despus de realizar el experimento de la jaula de Faraday se puede

concluir lo siguiente:

Primero que todo dentro de la jaula de Faraday el fenmeno de

campo elctrico es nulo, por lo cual todos los campos como las

ondas que nos rodean no ingresan dentro de esta.

Este fenmeno fsico se vio visible dentro de nuestro experimento

en el cual un conductor hueco no genera ningn campo en su

interior por lo cual la radio dentro de este, dejo de transmitir la

frecuencia. De esto se puede deducir que el campo

electromagntico, aunque invisible, est alrededor de nuestras

vidas, todo a nuestro alrededor est lleno de distintos campos.

Tambin se puede deducir que el efecto de la jaula de Faraday no

solo se ve en la experimentacin, ya que un ejemplo muy cotidiano

de esto es un ascensor, donde las paredes hechas de metal,

permiten la entrada de dbiles campos, por lo cual los celulares no

tienen mucha seal dentro de estos.

De acuerdo con todo esto es visible que los fenmenos fsicos no

solo se dan en un laboratorio, se da en nuestra vida, en todo elplaneta, y mucho ms los electromagnticos de los cuales ya

estamos rodeados con toda la tecnologa que sale da a da.