Jaula de Faraday

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

• Fisika

Coge una de esas pequeñas radios comunes que funcionan con pilas. Encienda la radio, coja una señal de radio y empiece a escucharla con el auricular. A continuación, recoger la radio con papel de aluminio y dejar fuera únicamente los cables de los auriculares. Enseguida descubrirás que la radio ya no se oye.

Quieres saber cuál es el motivo. “¿Por qué no se escucha la radio ahora?”. Se ha dejado pasar la respuesta a la señal electromagnética emitida por el emisor porque el papel de aluminio no contiene. No es obligatorio el aluminio, ya que ocurre lo mismo con cualquier buen conductor eléctrico. La caja que hemos construido en aluminio es la jaula de Faraday.

Pero –me dirás– no tiene forma de jaula.

La verdad es que no tiene forma de jaula. Te propongo otro experimento. Hacer unos orificios en papel de aluminio. Quizá ahora pienses que podremos pasar la señal de radio por los orificios y escucharla. Escucha atentamente. ¿Oyes algo? No, ¿no? La radiación electromagnética no pasa por los orificios.

La radio emite ondas electromagnéticas. Cada radio emite ondas a una frecuencia determinada. Por ejemplo, las radios AM entre 560 kHz y 1.100 kHz y las de tipo FM entre 88 MHz y 104 MHz. Recordad que “k” significa mil y M el millón. Cuando sintoniza tu radio favorita, eliges una de las frecuencias disponibles.

La señal electromagnética está formada por dos campos, el eléctrico y el campo magnético. Tomemos por un momento únicamente el campo eléctrico. La amplitud (número de voltios) de esta zona va oscilando. Es decir, tiene diferentes valores. Por ejemplo, parte del valor cero, sube, llega a 1 volt, baja, vuelve a cero, se hace negativo, llega a -1 voltios, sube y vuelve a cero.

Este recorrido 010-10 se denomina ciclo o Hertz.

Si decimos que la radio emite a 560 kHz, estamos diciendo que ese sinusoide se repite 560.000 veces por segundo. La señal de radio viaja a la velocidad de la luz. Esto significa que recorre en un segundo 300.000 km. Así que si tomamos 300.000 y dividimos entre 560.000, tendremos la longitud (en metros) de un ciclo (1 Hz). Esta longitud se denomina longitud de onda. Para 560 kHz la longitud es de 536 metros.

Si tomamos 88 MHz (FM) lo mismo, veremos que sólo la longitud de onda es de 3,4 metros. Como el agujero que hemos hecho en nuestro papel de aluminio es menor que la longitud de onda, le resulta imposible pasar.

Si en lugar de recoger con papel de aluminio introducimos la radio en una jaula de hierro, pasa lo mismo y no oímos la radio, ya que la distancia entre las barras de hierro es menor que la longitud de onda.

Así, con la caja realizada con barras de hierro conectadas al suelo, Faraday demostró que la electricidad estática no afecta a la que está dentro de la jaula, de ahí el nombre de “jaula”.