Explicamos o que é uma gaiola de Faraday, sua história, como funciona e como é construída. Além disso, exemplos da vida cotidiana.
O que é uma gaiola de Faraday?
Uma gaiola de Faraday é um recipiente coberto por materiais eletricamente condutores (como placas de metal ou telas) que funcionam como uma proteção contra os efeitos de um campo elétrico vindo de fora.
Muitos elementos que usamos no dia a dia aplicam o princípio da gaiola de Faraday, por exemplo: cabos, fornos de microondas, carros e aviões. Sua forma e tamanho podem variar, assim como os materiais com os quais é revestido.
Veja também: Lei de Faraday
História da gaiola de Faraday
A gaiola de Faraday leva o nome de seu inventor, o físico britânico Michael Faraday (1791-1867), que observou que um material condutor apresentava os efeitos de uma descarga elétrica apenas na parte externa. Isso parecia indicar que as cargas no condutor eram distribuídas de forma a cancelar os campos elétricos internos .
Para prová-lo, em 1836, Faraday revestiu as paredes de uma sala com folhas de alumínio. Usando um gerador eletrostático, ele aplicou descargas de alta voltagem no exterior da sala. E com um eletroscópio (dispositivo que permite detectar a presença de cargas elétricas em um corpo) ele conseguiu verificar que o campo elétrico dentro da sala era zero.
Graças a esse e muitos outros experimentos, Faraday ocupa um lugar de destaque entre os cientistas que tornaram possível que a eletricidade tivesse os usos práticos que conhecemos hoje.
Como funciona uma gaiola de Faraday?
Quando um campo elétrico é aplicado a um recipiente que foi revestido com alumínio ou malha metálica, o recipiente funciona como um condutor elétrico que é polarizado .
Quando polarizado, o condutor torna-se carregado positivamente na direção em que o campo eletromagnético externo se move e, ao mesmo tempo, torna-se carregado negativamente na direção oposta, gerando um campo elétrico de magnitude igual, mas oposto ao campo eletromagnético que foi aplicado .
A soma dos dois campos, dentro do dito container ou gaiola de Faraday, será igual a zero. Ou seja, materiais condutores, na presença de campos elétricos externos, sempre ordenam suas cargas em sua superfície de forma que o campo elétrico interno seja zero.
Como fazer uma gaiola de Faraday?
Fazer uma gaiola de Faraday é simples: envolve apenas encerrar um determinado espaço dentro de um material condutor . Os materiais necessários são bastante acessíveis: telas de metal, folha de alumínio, caixas ou mesmo uma lata de lixo de aço.
Antes de prosseguir, devemos levar em consideração o seguinte:
- Se vamos usar malhas ou grades de metal (como as usadas em galinheiros), os orifícios nesse condutor devem ser menores do que o comprimento do sinal a ser bloqueado.
- O espaço interior deve ser totalmente isolado, sem fissuras.
- A espessura do condutor a ser utilizado dependerá da freqüência a ser bloqueada.
Existem muitas maneiras de fazer uma gaiola de Faraday, mas com este experimento simples podemos verificar seu efeito de proteção característico:
- Faça um cilindro com malha de metal e uma plataforma de alumínio.
- Coloque um rádio sintonizado na plataforma e, em seguida, monte o cilindro de tela de arame na plataforma. Você notará imediatamente como a transmissão de rádio pára. As ondas eletromagnéticas que o rádio deve receber são interrompidas pela colocação da malha.
- Pegue dois telefones celulares e verifique se eles podem fazer e receber chamadas sem dificuldade. Em seguida, embrulhe um dos telefones em uma folha de papel alumínio . Ao fazer uma chamada para este telefone, você notará que o sinal está bloqueado.
Exemplos da gaiola de Faraday
O princípio de funcionamento das gaiolas de Faraday pode ser observado em muitos exemplos da vida cotidiana:
- Quando percebemos que nossos celulares não funcionam em um elevador ou dentro de um prédio feito de grades de metal, estamos diante de uma manifestação do princípio da gaiola de Faraday.
- Os nossos fornos microondas estão equipados com gaiolas de Faraday para evitar que as suas ondas escapem para o exterior e tenham efeitos nocivos para a saúde .
- Os trajes especiais para técnicos elétricos que reparam linhas de alta tensão.
- Ao dirigir um carro durante uma tempestade, é recomendável permanecer dentro do veículo, pois seus corpos funcionarão como uma gaiola de Faraday diante de um raio.
- Folhas de metal ou telas também são colocadas nas paredes dos laboratórios de ressonância magnética onde as ressonâncias magnéticas são realizadas, para evitar que as ondas escapem e proteger a saúde dos operadores.
- Os ataques cibernéticos têm gerado uma grande variedade de produtos para inibir as ondas eletromagnéticas enviadas por possíveis hackers. Diversas empresas oferecem acessórios para tornar nossos dispositivos invisíveis no campo das conexões sem fio: tampas para chaves de carro, mochilas, envelopes, carteiras ou pastas fabricadas sob o princípio da gaiola de Faraday.
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