La Jaula de Faraday debe su nombre al físico inglés Michael Faraday (1791-1867). Se conoce por este nombre al efecto por el cual el campo eléctrico en el interior de un conductor en equilibrio electrostático es nulo.
En 1836 Faraday construyo una caja metálica capaz de proteger todo lo que había en su interior de la acción de campos eléctricos estáticos externos. Desde entonces se utiliza para proteger de descargas eléctricas. Es en este concepto en el que se basan los trajes metálicos que utilizan en el vídeo de Nigel Stanford que os he puesto en la entrada de CYMATICS.
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático (sin carga eléctrica neta). En los materiales conductores, como los metales, los átomos ocupan posiciones fijas en una red y dejan "sueltos" los electrones de valencia, que se mueven con libertad por el conductor, formando una "nube de electrones".
Por tanto en un metal tenemos una serie de iones positivos en posiciones fijas y un "gas de electrones" moviéndose entre ellos:
Por tanto en un metal tenemos una serie de iones positivos en posiciones fijas y un "gas de electrones" moviéndose entre ellos:
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, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza producida por el campo eléctrico. Dado que los electrones tienen carga negativa 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.
El campo eléctrico resultante en el interior del conductor (la suma de campo interno y del campo externo) 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.
Hoy en día muchos dispositivos están provistos de jaulas de Faraday: Microondas, cables apantallados (los de la antena de TV) y otros muchos son en si una jaula de Faraday: Ascensores, coches aviones... Es precisamente por esto que se recomienda permanecer en el interior de un coche en caso de tormenta eléctrica.
Os dejo algunos vídeos en los que podéis ver jaulas de Faraday:
1.- Adam Savage, del conocido programa MythBuster, hace el tonto en el interior de una jaula de Faraday al son de la mítica canción del Dr. Who:
1.- Adam Savage, del conocido programa MythBuster, hace el tonto en el interior de una jaula de Faraday al son de la mítica canción del Dr. Who:
2.- Richard Hammond, de Top Gear, comprueba que en el interior de un coche se está a salvo de los rayos:
3.- En este último vídeo vemos como cae un rayo sobre un avión: