jueves, 19 de mayo de 2011

Jaula de faraday




Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad Tecnológica

JAULA DE FARADAY
Física Electromagnética



Integrantes

Rodríguez Ibagué Juan Camilo
Buitrago Rojas Daniela Stefany
Castañeda Murcia Ana Rocio
Martínez Zamudio Nelly Yurani
Vega Jiménez Leidy Brigith
Rodríguez Sánchez Daniel Octavio



Tec.Sistematización de datos


Profesor
Marco Regalia



Bogota D.C. 19 de mayo de 2011




OBJETIVOS


Hemos visto como los aparatos electrónicos que nos rodean son afectados a diario por la cantidad de ondas y  perturbaciones tanto eléctricas como magnéticas del entorno, dichas ondas son  producidas por varios factores entre ellos el clima, los generadores, etc.
Con este laboratorio se busca entender de manera experimental el concepto de campo electromagnético, además:
·         ¿Que produce el bloqueo de las ondas electromagnéticas?
·         Comprobar que la caja produzca un efecto de bloqueo y a su vez comprender el por qué con pocos materiales se puede producir el mismo.
·         Concluir por que el efecto Faraday es tan importante hoy en día.


Justificación

 El anterior trabajo se realizo con el fin de conocer, identificar y analizar los efectos que la Jaula de Faraday produce, como por ejemplo provoca que el campo electromagnético en equilibrio sea nulo, anulando así el efecto de los campos externos.
En principio se realizo el experimento para comprobar que este efecto se manifiesta en numerosas situaciones cotidianas, una de ellas es el mal funcionamiento de teléfonos móviles dentro de  ascensores o edificios con estructuras de rejillas de  acero. Es uno de los experimentos más cómodos para llevar a cabo ya que  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.





MARCO TEORICO
La jaula de Faraday debe su nombre a su inventor, el científico británico Michael Faraday. Fue inventado en el año 1836. La jaula de Faraday también se conoce como el escudo de Faraday.
La jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea 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.

La jaula de Faraday consiste en un recinto que es de un material que puede contener cargos muebles, electricidad. El recinto también se podría hacer de una malla que es similar a dicho material. Este tipo de recinto tiene la capacidad para bloquear los campos externos, de electricidad estática.








Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos. Debe su nombre al físico michael faraday, que construyó una en 1836. Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo.
El funcionamiento de la jaula de Farday 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:
El campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nuloDonde e es la carga del electrón. Como la carga del electrón es negativa, los electrones 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.
.
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.
Muchos dispositivos que empleamos en nuestra vida cotidiana están provistos de una jaula de Faraday: los microondas, escáneres, cables, etc. 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.

¿COMO FUNCIONA LA JAULA DE FARADAY?

Primero vamos a tratar de comprender cómo funciona la jaula de Faraday.
En su experimento original, Faraday utiliza la hoja de metal para recubrir por completo una habitación.
A continuación, utiliza un generador electrostático de emitir descargas de alto voltaje y la huelga de los exteriores de la habitación.
Una vez que este campo eléctrico externo se aplicó a la sala, los campos eléctricos aplicados ejercen una fuerza sobre los portadores de carga dentro de la habitación. Esto dio lugar a una corriente que se genera hace que los cargos dentro de la sala, se reorganizan. Este reordenamiento de los cargos luego llevó a la cancelación del campo aplicado en el interior, por lo tanto, lo que hace la sala, neutral.
Faraday entonces se utiliza un electroscopio. Un electroscopio es un instrumento científico que se utiliza para detectar y medir la carga eléctrica de un cuerpo en particular. El electroscopio reveló que no había carga eléctrica detectada en las paredes interiores de la habitación.

Una jaula de Faraday funciona mejor cuando está conectado a la tierra. De esta manera, las cargas electromagnéticas que actúan sobre la caja puede llevarse a cabo sin causar daño en el suelo, manteniendo el contenido de la caja afectada.












   APLICACIONES



- seguridad contra relámpagos: Coches y actúan como jaulas de Faraday aviones / escudos para proteger a las personas cuando el vehículo es golpeado por un rayo. La caja protege el interior del vehículo de la, los campos eléctricos fuertes de la iluminación.
-Microondas: las microondas dentro del horno se encuentran atrapados y se utiliza con el fin de cocinar en un horno de microondas, donde la cubierta metálica del horno de microondas actúa como una jaula de Faraday.

-Protecciones para los productos electrónicos: los equipos electrónicos pueden ser blindados y protegidos de la perdida campos electromagnéticos mediante el uso de cables coaxiales que contienen una capa conductora que actúa como una jaula de Faraday.

-Trajes de protección para los linieros: linieros suelen llevar trajes de protección que actúan como jaulas de Faraday para garantizar su seguridad mientras se trabaja con líneas eléctricas de alta tensión. Estos trajes de protegerlos de electrocutarse.

- Evitar Ruido Molesto de la Interferencia de Celular y Parlante

- Dejar sin señal: (Celulares, Módems, Etc.)

-Evitar interferencia entre parlantes y una frecuencia de radio.



CONCLUSIONES

Después de realizar el experimento de la jaula de Faraday se puede concluir lo siguiente:
Primero que todo dentro de la jaula de Faraday el fenómeno de campo eléctrico es nulo, por lo cual todos los campos como las ondas que nos rodean no ingresan dentro de esta.
Este fenómeno físico se vio visible dentro de nuestro experimento en el cual un conductor hueco no genera ningún campo en su interior por lo cual la radio dentro de este, dejo de transmitir la frecuencia. De esto se puede deducir que el campo electromagnético, aunque invisible, esta alrededor de nuestras vidas, todo a nuestro alrededor esta lleno de distintos campos.
También se puede deducir que el efecto de la jaula de Faraday no solo se ve en la experimentación, ya que un ejemplo muy cotidiano de esto es un ascensor, donde las paredes hechas de metal, permiten la entrada de débiles campos, por lo cual los celulares no tienen mucha señal dentro de estos.
De acuerdo con todo esto es visible que los fenómenos físicos no solo se dan en un laboratorio, se da en nuestra vida , en todo el planeta, y mucho mas los electromagnéticos de los cuales ya estamos rodeados con toda la tecnología que sale día a día.






PRUEBA CON CELULAR









PRUEBA CON RADIO




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