Jaula de Faraday

Se conoce como jaula de Faraday al efecto por el cual el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

¿Cómo Funciona ?

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. 

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, que en un metal son libres, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza dada por:

Campo eléctrico externo e interno.

Esta distribución de carga dentro del conductor genera un campo eléctrico interno de sentido opuesto al externo y de igual módulo, de modo que en el interior del conductor el campo eléctrico total es nulo. Este hecho constituye en principio de funcionamiento de una jaula de Faraday. 

Si el campo en el interior de un material conductor en equilibrio electrostático es nulo, no puede haber carga eléctrica en el interior del mismo. Por tanto, la carga de un conductor se acumula en su superficie. 

La carga se acumula en el superficie de la caja.

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. 

Apantallamiento Eléctrico.

Aplicaciones

Los microondas, escáneres y cables son aplicaciones cotidianas.

 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. 

La explicación de por qué no pasa nada dentro del avión es que su cuerpo metálico actua como lo que se llama “jaula de Faraday”. La idea es una caja metálica que cuando se somete a un campo eléctrico (o electromagnético), como es el caso de los rayos, las cargas del metal se reorganizan de tal manera que el campo eléctrico dentro de la caja es cero. 

Es decir, que si hay un campo eléctrico en el interior de la jaula, no sale al exterior. La jaula de Faraday aísla los campos eléctricos (y los electromagnéticos; que llevan una parte eléctrica) del interior y del exterior. Esta es la razón por la que los aviones son bastante inmunes a los rayos. Su propio fuselaje actúa como jaula de Faraday. 

Ahora bien, los aviones no son una caja de metal continuo. Tienen ventanas y por ellas puede entrar parte de la radiación electromagnética. Por eso, en unos pocos casos, después de un rayo; los equipos han sufrido algún daño. No suelen ser averías generalizadas, sino puntuales que afectan a pocos equipos. Y recordemos que en los aviones comerciales, los equipos electrónicos vitales están duplicados o triplicados. 

El automóvil sirve como una caja de Faraday en caso de tormentas.

En la protección de equipos electrónicos delicados, tales como repetidores de radio, discos duros y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.