Jaulas de Faraday

By | 23 Septiembre, 2015

El siguiente articulo, fue copiado del blog “ciencia canija”, un blog especializado desde hace muchos años en ciencia, no todos los logros de la ciencia siempre son aplicables ni deben serlo, pero si ir mirando que avances se hacen en otros campos, ya sea para resolver problemas practicos o bien para innovar, es necesario a la hora de crear prototipos para que sigamos poniendo la tecnologia al servicio del ser humano (y no al reves). Al que le interese ver el articulo completo, por favor dirigirse a la pagina del autor.

 

Artículo publicado por Andrew Silver el 15 de septiembre de 2015 en physicsworld.com

¿La jaula de Faraday de tu laboratorio es menos efectiva de lo que piensas? Un nuevo estudio basado en matemáticas aplicadas realizado por la Universidad de Oxford sugiere que que las jaulas creadas con cables formando una malla puede que no sean tan buenas como se pensaba al apantallar la radiación electromagnética. El equipo ha identificado un fallo en la comprensión convencional de cómo cambia la efectividad de la jaula de Faraday cuando los cables se mueven unos cerca de otros. Incluso aunque los ingenieros podrían haber apreciado experimentalmente este efecto, el descubrimiento matemático podría mejorar el diseño de las jaulas.

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El grosor importa

Trefethen y sus colegas usaron un simple modelo numérico en 2D de una jaula de Faraday que comprendía un anillo hecho de conductores circulares aislados, cada uno de ellos representando un cable de la malla. La región exterior a la jaula contenía una fuente de campo eléctrico estático, el cual aplicaba un voltaje constante a los conductores. Sus simulaciones sugerían que la fuerza del campo eléctrico dentro de la jaula es proporcional al logaritmo del radio de los cables individuales, lo cual se corresponde con el grosor del cable en una jaula de Faraday. Esto sugiere que una jaula de Faraday hecha con cables gruesos es mejor que la fabricada con cables finos.

También encontraron que la fuerza del campo eléctrico es proporcional a la distancia entre los cables. Trefethen y sus colegas también fueron capaces de derivar un teorema que ofrece un límite superior a la fuerza interna del campo como una función de la separación. Este teorema también da una relación lineal. Un hallazgo clave del estudio es que la caída en la fuerza del campo no es exponencial dentro de una jaula de Faraday, como sugería Feynman. Aunque la simulación se realizó en 2D, el equipo dice que el resultado también aplicaría a jaulas en 3D.

El equipo también estudió el modelo continuo de la jaula de malla, lo cual según Trefethen es el principal resultado de la investigación. Estos cálculos revelaron que la jaula de Faraday no se comporta como un conductor normal, en lugar de esto, se comporta como una superficie con una capacitancia limitada. Como resultado, toma energía para empujar las cargas de los cables. Esto significa que una malla tendrá una distribución de carga diferente a la jaula de Faraday ideal, que es una lámina de metal continua.

Ejemplos cotidianos

Trefethen señala que hay pruebas de los hallazgos del equipo en la tecnología cotidiana. Las pantallas en las puertas de los hornos microondas, por ejemplo, normalmente son una lámina de metal sólido con agujeros en ella, que básicamente es una jaula de Faraday con cables gruesos. Unos cables más finos facilitarían la visión del interior del horno, pero los fabricantes no los usan, una decisión que parece estar en línea con los hallazgos del equipo. Trefethen también señala que, a pesar de los cables gruesos, los microondas no son jaulas de Faraday perfectas. Esto puede probarlo dejando su teléfono móvil, que usa microondas para comunicarse, dentro del horno (¡el horno apagado!) y llamando al teléfono. Hay una buena posibilidad de que llegue la llamada.

 

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