Uma gaiola de Faraday é uma caixa ou estrutura em forma de gaiola feita de material eletricamente condutor, como cobre ou ferro, que impede que campos elétricos estáticos penetrem dentro da gaiola. A gaiola de Faraday recebeu o nome de seu inventor, Michael Faraday.
A gaiola é permeável a campos magnéticos estáticos, como o campo magnético da Terra e a campos elétricos externos. Por esta razão, a gaiola de Faraday fornece proteção contra descargas elétricas estáticas, como raios em uma tempestade.
Na prática, o termo 'gaiola de Faraday' é usado hoje principalmente para salas que excluem ondas eletromagnéticas. Esses espaços tornam-se espaços mortos sem campos eletromagnéticos.
Como regra geral, uma gaiola de Faraday é impermeável à radiação eletromagnética se o tamanho de sua malha de metal for menor que um décimo do comprimento de onda dessa radiação.
Se o comprimento de onda de uma gaiola de Faraday for maior que o tamanho da malha metálica, não será possível receber ou transmitir sinais de rádio dentro da gaiola.
Como funciona a gaiola de Faraday?
A gaiola de Faraday funciona graças às propriedades de um condutor elétrico que está em equilíbrio eletrostático. Assim que um campo elétrico externo entra em contato com a gaiola, as cargas elétricas positivas tornam-se fixas. No entanto, os elétrons que estão livres em um metal começam a se mover de um átomo empurrado pela força do campo elétrico.
Os elétrons, com carga negativa, movem-se na direção oposta ao campo elétrico. Embora a carga elétrica total do condutor seja zero, um excesso de carga negativa é concentrado em um lado da gaiola e o lado oposto permanece carregado positivamente. Este movimento de elétrons faz com que um campo elétrico na direção oposta ao campo externo seja criado dentro da caixa.
O resultado dos dois campos elétricos na direção oposta faz com que no interior, o campo elétrico seja zero. Dentro da caixa não há campo elétrico e, portanto, nenhuma carga pode passar por ela.
Exemplos da gaiola de Faraday na vida cotidiana
-
Os fornos micro-ondas são constituídos por uma caixa metálica, com uma porta transparente na parte frontal onde foi depositada uma película metálica, com orifícios para a tornar transparente. Essa estrutura forma uma gaiola de Faraday para radiação de micro-ondas. A radiação de microondas tem um comprimento de onda de cerca de 12 centímetros, que é muito longo para escapar pelos orifícios.
-
A estrutura metálica de um avião forma uma gaiola de Faraday. Por esta razão, se uma aeronave for atingida por um raio , os passageiros não perceberão nenhum campo elétrico.
-
A sala em que está localizado um scanner de ressonância magnética é protegida com uma gaiola de Faraday.