Una Jaula de Faraday es un recinto cerrado formado por paredes metálicas o por un enrejado de mallas apretadas que impide en el interior la influencia de los campos eléctricos exteriores. Este suceso, descubierto por Michael Faraday en el año 1830, se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, en el mal funcionamiento de los teléfonos celulares en el interior de ascensores o edificios con estructura de acero.
Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo. Uno de los casos prácticos más comunes para explicar éste fenómeno es el de porque lo rayos no le hacen daño a los pasajeros de un avión o un automóvil cuando éstos medios de transporte son alcanzados por el mismo.
¿Qué sucede si tu automóvil es alcanzado por un rayo?
Cualquier recinto cerrado de paredes metálicas funcionará como «aislante» de cualquier actividad electromagnética. En el ejemplo del vehículo, éste principio funciona porque el mismo representa en sí una Jaula de Faraday. En el interior de una jaula de Faraday, el campo electromagnético es nulo y por lo tanto no pueden producirse descargas eléctricas. La energía del rayo se descarga a través del exterior de la Jaula. Lo mismo ocurre con un avión o un automóvil. Adentro del vehículo la actividad electromagnética queda anulada por completo.
Como en el interior de ésta jaula no existe campo eléctrico alguno, tampoco puede haber una diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera del recinto, la cual es condición necesaria para que una carga eléctrica se desplace.
El siguiente video muestra un experimento realizado en una clase de ciencias de la Universidad de Bonn, en la cual una Caja de Faraday y su ocupante son sometidos a una tensión de hasta 100.000 V. Demostrando así la cualidad protectora de la jaula.
Explicación científica de la Jaula de Faraday
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:
Donde 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.
El campo eléctrico resultante en el interior del conductor es por tanto nulo
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.
