Cage de Faraday

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

• Fisika

Prenez une de ces petites radios communes qui fonctionnent avec des piles. Allumez la radio, prenez un signal radio et commencez à écouter avec le combiné. Ensuite, ramasser la radio avec du papier d'aluminium et laisser hors uniquement les câbles du casque. Vous découvrirez immédiatement que la radio n'est plus entendue.

Vous voulez savoir quelle est la raison. « Pourquoi ne pas écouter la radio maintenant ? » On a laissé passer la réponse au signal électromagnétique émis par l'émetteur parce que le papier d'aluminium ne contient pas. L'aluminium n'est pas obligatoire, car il en va de même pour tout bon conducteur électrique. La boîte que nous avons construite en aluminium est la cage de Faraday.

Mais – tu me diras – il n'a pas de forme de cage.

La vérité est qu'il n'a pas de forme de cage. Je vous propose une autre expérience. Faire quelques trous dans du papier d'aluminium. Peut-être pensez-vous maintenant que nous pouvons passer le signal radio par les trous et l'entendre. Écoutez attentivement. Entendez-vous quelque chose ? Non, non ? Le rayonnement électromagnétique ne passe pas par les trous.

La radio émet des ondes électromagnétiques. Chaque radio émet des ondes à une fréquence déterminée. Par exemple, les radios AM entre 560 kHz et 1.100 kHz et celles de type FM entre 88 MHz et 104 MHz. Rappelez-vous que “k” signifie mille et M le million. Lorsque vous réglez votre radio préférée, vous choisissez l'une des fréquences disponibles.

Le signal électromagnétique est formé par deux champs, l'électrique et le champ magnétique. Prenons pour un moment uniquement le champ électrique. L'amplitude (nombre de volts) de cette zone varie. Autrement dit, il a des valeurs différentes. Par exemple, une partie de la valeur zéro, monte, atteint 1 volt, descend, retourne à zéro, devient négatif, atteint -1 volts, monte et revient à zéro.

Ce parcours 010-10 est appelé cycle ou Hertz.

Si nous disons que la radio émet 560 kHz, nous disons que ce sinusoïde se répète 560.000 fois par seconde. Le signal radio voyage à la vitesse de la lumière. Cela signifie qu'il parcourt sur une seconde 300.000 km. Donc, si nous prenons 300.000 et divisons entre 560.000, nous aurons la longueur (en mètres) d'un cycle (1 Hz). Cette longueur est appelée longueur d'onde. Pour 560 kHz la longueur est de 536 mètres.

Si nous prenons 88 MHz (FM) la même chose, nous verrons que seule la longueur d'onde est de 3,4 mètres. Comme le trou que nous avons fait dans notre feuille est inférieur à la longueur d'onde, il est impossible de passer.

Si au lieu de ramasser avec du papier d'aluminium nous introduisons la radio dans une cage de fer, il en va de même et nous n'entendons pas la radio, car la distance entre les barres de fer est inférieure à la longueur d'onde.

Ainsi, avec la boîte faite avec des barres de fer reliées au sol, Faraday a montré que l'électricité statique n'affecte pas celle à l'intérieur de la cage, d'où le nom de «cage».