El genial científico e inventor del siglo XIX Michael Faraday es conocido por su activo trabajo con la electricidad, el campo electromagnético y los fenómenos físicos relacionados. Uno de sus descubrimientos más importantes fue una estructura de protección llamada jaula de Faraday. A continuación examinaremos qué es y qué valor práctico representa el invento.
Contenido
Qué es una jaula de Faraday
Una jaula de Faraday es una caja con paredes de metal altamente conductor. La construcción no requiere ninguna conexión de energía externa, pero normalmente se conecta a tierra. El efecto físico de la jaula se produce cuando se expone a un factor externo, que es la radiación electromagnética.
Las primeras construcciones que demostraron el efecto de apantallamiento tenían la apariencia de una jaula ordinaria, lo que dio nombre al fenómeno. De hecho, las paredes de alambre o perforadas de la "caja" son convenientes para la inspección visual de objetos o dispositivos dentro de un espacio cerrado, pero pueden sustituirse fácilmente por otras sólidas. Lo principal es que el material debe ser conductor.
Principio de funcionamiento
La acción de una jaula de Faraday se basa en que la carga se distribuye en la superficie del conductor, mientras que el interior permanece neutral. De hecho, toda la célula, formada por un material conductor, es un único conductor, cuyos "extremos" adquieren una carga opuesta. La corriente eléctrica que surge en este caso crea un campo que compensa la influencia externa. La intensidad del campo eléctrico en el interior de dicha estructura es cero.
Curiosamente, si el campo se genera dentro de la célula, el efecto también funciona. Sin embargo, en este caso, la carga se distribuirá en la superficie interior de la malla u otro plano conductor y no podrá penetrar en el exterior.
En la terminología anglosajona, un QF se denomina "Faraday shield", es decir, "escudo/pantalla de Faraday". Este concepto capta bien la esencia del dispositivo, que, como un escudo o pantalla protectora, refleja los rayos que afectan a su contenido.
Hay que recordar que el efecto de apantallamiento sólo funciona con un campo magnético alterno. No interfiere con las influencias magnéticas permanentes o débilmente alternas, como el potencial magnético natural de la tierra.
Para determinar si una cámara de Faraday reflejará la radiación de alta frecuencia, basta con conocer el tamaño de la malla (si la parte conductora está hecha en forma de jaula) y la longitud de onda que influye. El diseño es efectivo si el segundo valor es mayor que el primero.
Ámbitos de aplicación del efecto QF
El efecto descubierto por Faraday no sólo tiene un significado científico, sino también una aplicación práctica bastante amplia. El ejemplo más sencillo de jaula de Faraday se encuentra en la vida cotidiana; está presente en casi todas las cocinas: es un horno microondas. Sus cinco paredes son de gruesas placas de acero, y entre las dos capas de cristal de la puerta hay una capa metálica con agujeros perforados para mejorar la visibilidad.
Cabina de radiofrecuencia
Un cubículo de RF es una sala aislada de la radiación eléctrica, magnética y radiada, normalmente de un área pequeña. Sus paredes, el suelo y el techo están equipados con rejillas altamente conductoras que forman una jaula cerrada pero invisible desde el exterior.
Salas de resonancia magnética
Los equipos de alta precisión, como los escáneres médicos de resonancia magnética, requieren una cuidadosa protección contra las ondas electromagnéticas externas. La más mínima influencia externa puede afectar a los resultados del examen, por lo que la sala en la que se encuentra la máquina de IRM está totalmente blindada.
Laboratorios
En las pruebas de laboratorio, no sólo es importante utilizar equipos avanzados, sino también protegerlos de forma fiable de las influencias externas, como los campos magnéticos y eléctricos, para obtener resultados precisos.
Debe entenderse que no se trata sólo de la radiación direccional de fuentes específicas, sino también del ruido electromagnético, que está constantemente presente en la atmósfera, especialmente en y cerca de las zonas pobladas.
El apantallamiento cualitativo de los equipos con efecto CF requiere cálculos de diseño especiales y una instalación profesional.
Trajes de protección
Se han desarrollado trajes especiales para las personas que trabajan en zonas con alto riesgo de electrocución. Su capa superior está hecha de un tejido que contiene metal y está separada del cuerpo por un material aislante. En caso de exposición a la estática residual o a la corriente eléctrica, una carga fluye por la cubierta exterior del kit.
La ropa de protección es indispensable cuando se trabaja en líneas de alta tensión. Incluso cuando están sin tensión, conservan niveles peligrosos de carga estática debido a los muchos kilómetros de conductores eléctricos.
En un mundo de diversión
El efecto KF, que es colorido en un escenario, es muy espectacular. A menudo se utiliza una simple jaula, sino un caparazón aparentemente ingrávido de malla gruesa o incluso un traje especialmente construido que se asemeja a la ropa convencional. En este caso, la corriente se aplica de la forma más eficaz posible, por ejemplo, mediante bobinas de Tesla o dispositivos similares, que crean una carga a partir de un generador electrostático.
Hacer una jaula de Faraday casera con tus propias manos
En la vida cotidiana, fabricar una jaula casera puede ser necesario para "esconder" los aparatos de la acción de diversas ondas, que pueden causar perturbaciones en el sensible "relleno" electrónico.
Un ejemplo de este tipo de construcción es una caja de madera contrachapada con un acabado determinado. Como el contrachapado actúa como capa aislante, debe estar perfectamente limpio y seco. Puedes montar la caja tú mismo o tenerla ya hecha, siempre que se monte sin utilizar clavos ni otros elementos de fijación metálicos. El montaje debe realizarse en varios pasos:
- La lámina alimentaria se divide en segmentos, según el tamaño de las paredes de madera contrachapada o sus espacios en blanco.
- Las superficies de la futura caja están forradas con papel de aluminio en el exterior. El lado brillante de la lámina debe quedar hacia afuera.
- Une las paredes con cinta adhesiva en el interior y coloca un par de alfombrillas de ratón en el fondo de la caja.
- Compruebe cuidadosamente que, al cerrar la tapa, la capa de lámina forme una envoltura continua, sin las más mínimas fisuras o desgarros.
La segunda variante supone que la base de la jaula de Faraday con sus propias manos es un tanque de metal (olla, caja, caja, etc.), dentro de la cual el aislamiento está dispuesto de cartón, la misma madera contrachapada u otro material. La condición de que la tapa esté bien ajustada no es menos importante para esta construcción que para la descrita anteriormente.
¿Tengo que hacer una conexión a tierra?
No hay consenso sobre si un FC debe estar conectado a tierra. Las estructuras grandes y las que pueden verse afectadas por descargas eléctricas especialmente fuertes deben estar siempre conectadas a tierra.
La conexión a tierra protege definitivamente contra situaciones anómalas en las que una fuerte carga acumulada puede "atravesar" el entorno aéreo y golpear un objeto o una persona cercana.
Prueba de una jaula de Faraday casera
Para probar el principio de una jaula de Faraday en la práctica, lo mejor es utilizar un receptor de radio compacto alimentado por baterías. Hay que subir el volumen al máximo y sintonizar el canal FM más potente disponible. Si la célula funciona, la radio en ella se silenciará.
Si el receptor es ligeramente audible, significa que no se ha conseguido un apantallamiento del cien por cien y hay que buscar huecos en la capa conductora.
Un teléfono móvil también es adecuado para probar una cámara montada por uno mismo. Una vez dentro, dejará de recibir las señales de la estación base, lo que significa que cuando lo llames, escucharás el mensaje correspondiente del informador automático del operador de telefonía móvil.
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