APLICACIONES DE LA JAULA DE FARADAY EN LA VIDA DIARIA

A diferencia de otros científicos muy influyentes como Thomas Edison o Nicolás Copernico, Michael Faraday no logró esa "fama" en sus años posteriores. No obstante, muchos de los dispositivos que utiliza a diario, son reales gracias a los estudios y descubrimientos de este científico.

Después de observar como Faraday empezó a revolucionar diversos aspectos de la ciencia, podemos ver claramente sus aplicaciones de la vida diaria. Algunos ejemplos son los que se nombran a continuación:

Seguridad contra relámpagos

Tanto los coches como tambien pueden ser los aviones, pueden someterse alguna vez a una tormenta electrica, y estos debido a su estructura podremos comprobar que en este caso pueden actuar como Jaulas de Faraday para proteger a todo aquel que viaje en su interior.

Microondas

Las microondas dentro del horno se encuentran atrapados y se utiliza con el fin de cocinar, donde la cubierta metálica del horno de microondas actúa como una jaula de Faraday. ç

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 técnicos que trabajan con materiales de alta tensión

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.

Motores eléctricos

El primitivo motor de Faraday fue el responsable de los muchos motores eléctricos que aparecieron años después. El modelo inicial propuesto por Faraday era algo complejo, pero, con el paso de los años, ha ido evolucionando hasta los que conocemos hoy en día.

Aislantes e inhibidores

 Muchos sitios suelen tener mala cobertura y esto tiene fácil respuesta desde que conocemos las teorías de Faraday ya que esos sitios pueden tener una estructura metálica, la cual crea una especie de jaula de Faraday, impidiendo que las ondas penetren y salgan del edificio.

Energía hidráulica o la dinamo

Tanto la energía hidráulica como la dinamo, hacen uso de generadores, los cuales convierten su propio movimiento en energía eléctrica.  Estos generadores parten de muchas teorías propuestas por el científico. También podemos encontrar en los cargadores de móviles o de cualquier otro dispositivo electrónico con batería, ciertos transformadores que viene de sus teorías.

Como conclusión final...

Lo primero y más importante es que hay múltiples casos donde podemos encontrar el legado de Faraday aunque no nos demos cuenta. Otro punto a destacar es que fue un gran científico e inventor pero al cual se le han reconocido sus éxitos muy tarde pero son de gran relevancia.

Y como opinión personal añadir, para concluir, que deberíamos saber pequeñas cosas sobre la jaula de Faraday, por ejemplo, que en un coche en caso de tormenta es muy útil, que si envolvemos un dispositivo electrónico que recibe cualquier tipo de señal con papel de aluminio o una malla metálica este deja de recibir-emitir sus ondas...

JAULA DE FARADAY

En esta entrada hablaremos de que es exactamente una Jaula de Faraday partiendo de los conocimientos previos obtenidos en las entradas anteriores sobre el electromagnetismo, y su forma de funcionamiento. En otra entrada trataremos sobre las aplicaciones prácticas que hay sobre este fenómeno que usamos más de lo que nos creemos.

MICHAEL FARADAY

Michael Faraday era un científico de origen británico. Nació el 22 de septiembre de 1791, en el sur de Londres. Falleció unos 75 años más tarde, el 25 de agosto de 1867, en Hampton Court. Vivió una época de grandes avances científicos, a la que se conoce como la famosa Revolución Industrial y de la cual, Gran Bretaña, fue la cuna. 

En 1821, Michael Faraday dio a conocer sus trabajos sobre electromagnetismo y la rotación electromagnética, investigaciones que darían origen, años más tarde, al motor eléctrico que conocemos hoy en día. Gracias a estos descubrimientos, Michael Faraday logró consagrarse como un científico de éxito en su época –aunque también tenía sus detractores, obviamente–, a pesar de que en los años posteriores a la publicación de esos trabajos, apenas avanzó en la investigación en ese campo. A este descubrimiento, le sucedieron otros como la jaula de Faraday, avances en vidrio óptico, creación de nuevos elementos químicos como el benceno... etc.

Faraday también hizo investigaciones sobre el vidrio óptico y sobre la relación entre la luz y los campos electromagnéticos. No obstante, la profundidad de esas investigaciones es mucho menor comparada con la que realizó sobre el electromagnetismo, la inducción electromagnética y las posibilidades de estos campos. Como reconocimiento a estas contribuciones, la unidad de capacidad de carga se denomina Faradio.

Todas estas cosas quedan excluidas de estas entradas pero podrían ser fruto de una investigación mas completa para todo aquel que quiera saber más o curiosear sobre estos temas bastante interesantes.

¿Que es?

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.

¿Como funciona? ¿Como se decubrió?

Para descubrir y entender como Faraday descubrió estos fenómenos sobre el electromagnetismo hay que explicar que hizo y como lo hizo.

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 ejerce 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.

Por lo tanto, la jaula de Faraday se puede utilizar de dos maneras:

O para evitar que una corriente extrema entre dentro de un sitio determinado o al revés, dejando que la corriente circule por dentro de un espacio sin que pueda salir y realizar otra función.

(Imagen de una explicación básica de cómo funciona una Jaula de Faraday)

 Para acabar quiero dejar un enlace con un experimento que ilustra a la perfección todo lo explicado anteriormente y que seguro resulta gráficamente cualquier duda que se haya quedado en el aire...

APLICACIONES PRÁCTICAS DEL ELECTROMAGNETISMO

Las aplicaciones del electromagnetismo son diversas, pero puesto que se necesita de corriente eléctrica, las aplicaciones más importantes podrían ser:

Electroimán

Es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.

En 1819, el físico danés Hans Christian Ørsted descubrió que una corriente eléctrica que circula por un conductor produce un efecto magnético que puede ser detectado con la ayuda de una brújula. Basado en sus observaciones, el electricista británico William Sturgeon inventó el electroimán en 1825. El primer electroimán era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina enrollada sobre él. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del uso de la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos para las comunicaciones electrónicas a gran escala.

 Relé

Es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, como un amplificador eléctrico.

Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de la intensidad  admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores.

o   Relés electromecánicos: Relés de tipo armadura, de núcleo móvil, tipo reed o de lengüeta y polarizados o biestables.

o   Relé de estado sólido.

o   Relé de corriente alterna.

o   Relé de láminas.

Microondas

Las ondas microondas tienen muchas aplicaciones. Una de ellas es la de los hornos. Su funcionamiento se basa en el hecho de que la radiación electromagnética de muy alta frecuencia tiene mucha energía, por lo que hay una transferencia de calor muy grande a los alimentos en poco tiempo.

Alternador

Es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía.

Los alternadores son utilizados para la producción de energías limpias, como pueden ser la energía eólica, hidraúlica…

Ondas de radio

Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.

Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz o miles de hertz) y unos cuantos terahertz.

¿QUÉ ES EL ELECTROMAGNETISMO?

Se han conocido los fenómenos magnéticos y eléctricos desde la antigua grecia, que no fue hasta el Siglo XVII cuando se comenzaron a realizar experimentos por parte de investigadores de la época, llegando a conclusiones científicas referentes a estos fenómenos magnéticos y eléctricos. Dentro de estos científicos destacan nombres como Gilbert, Otto Von Guericke, Stephen Gray, Franklin, Volta… los cuales investigaron por separado llegando, de esta manera, a conclusiones muy similares con sus experimentos.

El electromagnetismo forma parte de la física, cuya función trata de estudiar y unificar los fenómenos eléctricos y magnéticos, juntando ambos en una sola teoría. Los principales fundamentos de esta teoría del electromagnetismo fueron pronunciados por Michael Faraday y formulados por primera vez por James Clerk Maxwell. Esta formulación de la mano de Maxwell consiste en cuatro ecuaciones vectoriales que relacionan las teorías anteriormente nombradas, conocida como ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo se basa en magnitudes físicas vectoriales que dependen directamente con la posición en el espacio y en el tiempo, por lo que estamos hablando de una teoría de campos. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimientos, por lo que utiliza campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre sustancias en los tres estados (sólidas, líquidas y gaseosas).

El electromagnetismo se considera como uno de los cuatro pilares fundamentales de lo que actualmente conocemos del universo.

¿QUÉ ES UN CAMPO MAGNÉTICO?

Un campo magnético ejerce fuerzas (magnéticas) sobre materiales. De igual manera que sucede con el campo eléctrico, es un campo vectorial, pero no produce ningún efecto sobre cargas en reposo, como sucede con el campo eléctrico. El campo magnético influye de forma directa sobre cargas eléctricas en movimiento.

Si una carga eléctrica atraviesa un campo magnético, esta sufre la acción de una fuerza (fuerza magnética). Esta fuerza que recibe modifica la trayectoria pero, sin embargo, su velocidad no se ve afectada. También sufre una fuerza magnética un conductor por el cual circula electricidad y se encuentra en un campo.

En términos técnicos el campo magnético se denomina con la letra B y se mide en Tesla (unidad de inducción magnética).