Gaiola de Faraday
15 Mar, 2013
Print 
PDFAillados
PRESENTACIÓN: Nunha malla metálica introdúcese unha radio acesa e obsérvase como actúa de blindaxe preservando o seu interior das ondas de radio electromagnéticas, o que evita que se escoite a emisión radiofónica.
- Faraday cage videos, Tony Mangiacapre, Phys. Teach. 48, 143 (2010)
- Flexible Faraday Cage with a Twist: Surface Charge on a Möbius Strip, Seán Stewart, Phys. Teach. 45, 268 (2007)
- The Flexible Faraday Cage, Paul Gluck, Phys. Teach. 42, 181 (2004)
INTRODUCIÓN: Se queremos bloquear o sinal que recibe unha radio, situala dentro dunha malla de arame é tan efectivo como envolvela cunha lámina opaca de aluminio, xa que ambas actúan como unha gaiola de Faraday. Así, podemos ver a radio (xa que as ondas luminosas atravesan a malla), mentres que as ondas de radio son bloqueadas pola grella metálica.
OBXECTIVO: Demostrar que unha malla metálica crea unha gaiola de Faraday tan eficaz como a dun condutor opaco (papel de aluminio).
MATERIAIS: radio, lámina de aluminio, malla metálica.
MONTAXE: Na primeira parte, envolveremos a radio en papel de aluminio. Na segunda, situarémola dentro dunha «caixa» cilíndrica de malla metálica fina. Finalmente, poremos a radio no interior dun cilindro feito dunha grella con buracos máis grandes.
EXPLICACIÓN: O efecto gaiola de Faraday anula o efecto dos campos externos, provocando que o campo electromagnético no interior do condutor en equilibrio (malla, grella e lámina de aluminio) sexa nulo. Cando o condutor está suxeito a un campo electromagnético externo, reorganiza as súas cargas e se polariza. Desta forma, o condutor xera un campo eléctrico igual en magnitude pero oposto en sentido ao campo electromagnético, daquela a suma de ambos os campos no interior do condutor será 0. Ao ser as ondas de radio ondas electromagnéticas non se poden percibir no interior da “gaiola”.
CONCEPTOS: Gaiola de Faraday, interferencia electromagnética.
MÁIS INFORMACIÓN:
TEXTOS:
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2010-2011: Brais Freiría, Miguel García, Brais García
ENLACE pdf ALUMNADO (en castelán):
15 responses to "Gaiola de Faraday"
Esta demostración me parece muy interesante y muy sencilla para llevar al aula. Aunque yo, en lugar de hacerlo con un transistor (que poco va a motivar a los alumnos de hoy en día), les propondría que al entrar en clase depositaran en la jaula sus móviles (sin duda, su bien más preciado), para después iniciar la explicación con su interés previamente captado.
Esta experiencia es muy chocante: para preservar una zona del espacio de la acción de un campo magnético hay que rodearla de un material conductor. Algo que hemos experimentado alguna vez cuando nos quedamos sin cobertura telefónica o dejamos de sintonizar una emisora de radio.
+info
La jaula de Faraday me pareció muy interensante el otro día cuando se vio en clases pero después de ver el enlace expuesto en el comentario anterior me ha creado más interés porque por lo que he entendido este mecanismo se usa para evitar interferencias en las antenas que nos rodean o para protegernos de las ondas de alta frecuencia por lo que la aplicación práctica de este efecto es muy útil actualmente.
Desde luego que resulta un experimento muy entretenido y curioso. Tiene mucha relación con el experimento de poner el móvil en el microondas y llamarlo. Si suena es que el micro está mal aislado y por lo tanto podría resultar perjudicial para nuestra salud. Realmente este tipo de experiencias me llaman muchísimo la atención.
Es verdad que este concepto se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores, etc. que es lo visto hasta ahora. Pero yo en este caso habría tocado el tema de los coches, aviones…
*¿ Nunca habéis oído que un avión fue alcanzado por un rayo y a los pasajeros no le ha pasado nada? o que “el mejor” lugar para pasar una tormenta es en tu coche pese al miedo que da conducir así…Pues la explicación a todo ello también es por la jaula de Faraday. Os dejo aquí un pequeño vídeo para que lo veáis “in situ”.
Me parece interesante el efecto jaula de Faraday. He querido realizar la prueba y he envuelto mi teléfono móvil en papel de aluminio,éste ha bloqueado la señal del teléfono y no he podido recibir llamadas. Recientemente había visto el efecto jaula de Faraday en las noticias, ya que en unos conocidos grandes almacenes se habían producido unos robos y al parecer el sistema de alarmas no lo había detectado. Resulta que habían cubierto sus bolsos con papel de aluminio!
Lo que os cuento ahora lo leí el otro día y la verdad es que me pareció curioso….
Seguro que todos habéis oído hablar de Edward J. Snowden, el espía espiado, responsable de filtrar el programa de espionaje de la Agencia de Seguridad Nacional norteamericana (NSA).
Él quería evitar a toda costa que accedieran a sus comunicaciones para evitar que las autoridades pincharan su teléfono, Snowden insistió a los abogados que estuvieron asesorándole en Hong Kong que introdujeran sus dispositivos en el frigorífico, según revela el diario “The New York Times”. El objetivo de este comportamiento fue tratar de «bloquear cualquier tipo de monitorización».
Pero yo me pregunto, ¿qué fiabilidad tiene esto? ¿es posible que la nevera actúe como jaula de Faraday?
Me parece sumamente interesante conocer la jaula de Faraday ya que, como se ha comentado, es usada para proteger de las descargas eléctricas, dado que en su interior el campo eléctrico es nulo. A las aplicaciones mencionadas, yo sumaría las protecciones para los circuitos de aparatos eléctricos o en cables coaxiales (que protegen de interferencias la señal eléctrica).
Por otra parte, en relación al comentario de Namibia en cuanto al caso Snowden, en el siguiente artículo dan una posible solución. Una nevera no podría ser un elemento conductor completamente cerrado ya que la puerta se cierra mediante una capa que suele ser un plástico, un material que no es conductor, permitiendo la entrada de los campos eléctromagnéticos en su interior. Sería interesante que nosotros probásemos a colocar el móvil en el interior de la nevera y ver si tiene cobertura.
Otro experimento sencillo y motivador para picar la curiosidad de los alumnos. Las jaulas de Faraday tiene muchísimas aplicaciones en la vida diaria y son una forma agradable de acercar la ciencia a los jóvenes: la baja cobertura en edificios y ascensores, por el aislamiento metálico que suelen tener; el aislamiento de cables y piezas importantes de aparatos eléctricos sensibles. Como proponen algunos compañeros se puede usar para bloquear la cobertura de un móvil también, que les resultará más cercano que la radio. Y también se les puede poner algún vídeo de alguien recibiendo corriente mientras está seguro en el interior de la jaula.
Os comparto un artículo académico en el que se proponen experiencias para realizar en un aula de secundaria empleando una jaula de faraday y distintos teléfonos móviles. La longitud de las ondas recibidas en nuestros teléfonos móviles varían dependiendo de la compañía de telefonía. Esto es lo que en algunos casos provoca que, por ejemplo en un mismo ascensor, se corte la llamada en algunos teléfonos móviles y en otros no. Para los que quieran profundizar en el tema, en el artículo también se realiza una explicación detallada de como se comportan las ondas electromagnéticas sinusoidales (las señales con las que trabajan los teléfonos móviles) en el interior de un elemento conductor empleando las ecuaciones de Maxwell.
Gaiolas de Faraday, gorros de papel de aluminio e sondas espaciais… Sorprenderíate o que teñen en común!
Lendo os comentarios deste post acordeime dunha imaxe que era moi común fai algúns anos e cuxo fundamento paranoico estaría baseado nesta experiencia: os gorros de alumino que evitan o control mental. Pode que o alumnado non coñeza a historia deste conspiranoico mecanismo de protección e sería interesante propoñerlles unha procura bibliográfica, despois de observar o experimento da radio, para dar unha posible explicación do funcionamento do gorro de papel de aluminio. Poderíase tamén intentar replicar a investigación levada a cabo por alumnos do MIT. Realizaron unha serie de experimentos para relacionar a forma dos cascos de papel de aluminio co seu poder para bloquear a radiación electromagnética. Por último quero facer mención a este artigo que atopei no que se nos explica como a NASA viuse obriga a armar de “gorros de papel de aluminio” ás sondas Voyager 1 e 2 para asegurar que resistirían o intenso campo electromagnético de Xúpiter. Que voltas que da a física…
Benjamin Franklin, aparte de ser famoso por volar cometas en mitad de tormentas eléctricas, también realizó otros experimentos previamente a Faraday. Uno de ellos puede considerarse una clara inspiración para lo que sería la jaula de Faraday. Electrificó una lata de plata e introdujo dentro de ella un corcho colgado por un hilo, y nada sucedió… ¡En cambio, al acercarlo a los laterales exteriores este fue atraído! Para conocer más sobre el tema se puede consultar el siguiente enlace.
Estaba buscando aplicaciones visuales para este efecto, y la mayoría de lo que encontré fueron conspiranoicos que recomiendan usar jaulas de Faraday para bloquear la señal de sus teléfonos móviles… Lo que saco de esto es que hay que formar mucho en pensamiento crítico a quienes hoy se sientan en las aulas de secundaria para que no lleguen a estos absurdos.
Un compañero hizo en clase el experimento de la jaula de Faraday, envolviendo un móvil en papel de aluminio… Pero tardó en funcionar. ¿Por qué creéis que pudo suceder?
Al igual que dijo Nuria, creo que les impactaría más a los alumnos si en vez de una radio usaran sus móviles, incluso se podría aprovechar una foto de los nuevos juzgados de Ourense y preguntarles que creen que pasaría dentro con la cobertura.