Gàbia de Faraday

2001/11/01 Ares, Felix Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Agafa una d'aquestes petites ràdios comunes que funcionen amb piles. Encengui la ràdio, agafi un senyal de ràdio i comenci a escoltar-la amb l'auricular. A continuació, recollir la ràdio amb paper d'alumini i deixar fos únicament els cables dels auriculars. De seguida descobriràs que la ràdio ja no se sent.

Vols saber quin és el motiu. “Per què no s'escolta la ràdio ara?”. S'ha deixat passar la resposta al senyal electromagnètic emès per l'emissor perquè el paper d'alumini no conté. No és obligatori l'alumini, ja que ocorre el mateix amb qualsevol bon conductor elèctric. La caixa que hem construït en alumini és la gàbia de Faraday.

Però –em diràs– no té forma de gàbia.

La veritat és que no té forma de gàbia. Et proposo un altre experiment. Fer uns orificis en paper d'alumini. Potser ara penses que podrem passar el senyal de ràdio pels orificis i escoltar-la. Escolta atentament. Sents alguna cosa? No, no? La radiació electromagnètica no passa pels orificis.

La ràdio emet ones electromagnètiques. Cada radi emet ones a una freqüència determinada. Per exemple, les ràdios AM entre 560 kHz i 1.100 kHz i les de tipus FM entre 88 MHz i 104 MHz. Recordeu que “k” significa mil i M el milió. Quan sintonitza la teva ràdio favorita, tries una de les freqüències disponibles.

El senyal electromagnètic està formada per dos camps, l'elèctric i el camp magnètic. Prenguem per un moment únicament el camp elèctric. L'amplitud (nombre de volts) d'aquesta zona va oscil·lant. És a dir, té diferents valors. Per exemple, part del valor zero, puja, arriba a 1 volt, baixa, torna a zero, es fa negatiu, arriba a -1 volts, puja i torna a zero.

Aquest recorregut 010-10 es denomina cicle o Hertz.

Si diem que la ràdio emet a 560 kHz, estem dient que aquest sinusoide es repeteix 560.000 vegades per segon. El senyal de radi viatja a la velocitat de la llum. Això significa que recorre en un segon 300.000 km. Així que si prenem 300.000 i dividim entre 560.000, tindrem la longitud (en metres) d'un cicle (1 Hz). Aquesta longitud es denomina longitud d'ona. Per a 560 kHz la longitud és de 536 metres.

Si prenem 88 MHz (FM) el mateix, veurem que només la longitud d'ona és de 3,4 metres. Com el forat que hem fet en el nostre paper d'alumini és menor que la longitud d'ona, li resulta impossible passar.

Si en lloc de recollir amb paper d'alumini introduïm la ràdio en una gàbia de ferro, passa el mateix i no sentim la ràdio, ja que la distància entre les barres de ferro és menor que la longitud d'ona.

Així, amb la caixa realitzada amb barres de ferro connectades al sòl, Faraday va demostrar que l'electricitat estàtica no afecta a la qual està dins de la gàbia, d'aquí el nom de “gàbia”.