Gaiola de faraday

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1. GAIOLA DE FARADAY

1.1. INTRODUÇÃO

Gaiola de Faraday foi um experimento conduzido por Michael Faraday para demonstrar que uma superfície condutora eletrizada possui campo elétrico nulo em seu interior dado que as cargas se distribuem de forma homogênea na parte mais externa da superfície condutora (o que é fácil de provar com a Lei de Gauss).

1.2. DESENVOLVIMENTO

A gaiola de Faradayconsiste numa blindagem elétrica que é conseguida ao criar uma superfície oca feita com uma rede ou malha metálica, isolada da terra. Se a rede ou malha metálica for relativamente fina, as cargas poderão se espalhar uniformemente na superfície externa da gaiola. Esta estrutura previne que sinais elétricos muito fortes, por exemplo, provenientes de um relâmpago criem campos elétricos muitointensos dentro da gaiola.
Isto é conseguido pelo fato que de o campo elétrico externo induzir a mobilidade de cargas na superfície da gaiola cujo campo elétrico vai cancelar o campo elétrico externo no interior da superfície da gaiola. Este fenômeno elétrico ocorre naturalmente e está previsto pela Lei de Gauss:

"O fluxo elétrico líquido, através de qualquer Superfície Gaussiana fechada, é igual àcarga líquida no interior da superfície, dividida por ε0 (permeabilidade elétrica do vácuo)."

Alguns dos princípios eletromagnéticos envolvidos estão nas leis de Faraday:
1ª lei de Faraday – Nos condutores em equilíbrio a eletricidade é distribuída apenas na superfície externa; no seu interior não há traço de eletricidade.
2ª lei de Faraday – No equilíbrio elétrico a força elétrica no interiordos condutores completamente fechados e desprovidos de corpos eletrizados é nula.
Deste modo uma pessoa dentro da gaiola não sofre qualquer choque elétrico ao tocar a superfície interna quando esta é atingida por uma descarga elétrica proveniente de um raio. O próprio Faraday entrou na gaiola, grande o suficiente para abrigá-lo, e fez com que seus assistentes a eletrizassem intensamente. Dagaiola, mantida sobre suportes isolantes, chegaram a saltar faíscas, mas o cientista em seu interior não sofreu nenhum efeito elétrico. Faraday conseguiu assim comprovar sua tese.

É precisamente este princípio que faz com que os viajantes de um automóvel ou de um avião permaneçam em segurança em condições adversas de tempestades elétricas e também bloqueia o recebimento de ondas eletromagnéticascomo ondas de rádio e telefonia móvel.

A blindagem eletrostática é muito utilizada para a proteção de aparelhos elétricos e eletrônicos contra efeitos perturbadores externos. Os aparelhos de medidas sensíveis estão acondicionados em caixas metálicas, para que as medidas não sofram influências externas.

Algumas aplicações:

Ela serve para proteger instrumentos e aparelhos de grandesensibilidade, garantir a segurança de instalações perigosas como locais de preparação de explosivos, é usada como proteção de edifícios contra descargas atmosféricas. Também outras aplicações são: o gabinete de um computador, um forno de microondas, um carro, um avião.
Alguns exemplos em que há gaiolas de faraday, não são propositais. Pode-se dizer isto dando o exemplo de túneis, feitos para a passagem derodovias: o celular é um aparelho que funciona com dificuldade, ou nem chega a funcionar no interior de um túnel, pois as ondas não conseguem passar pela malha metálica aplicada entre o concreto para a sustentação. Uma aplicação mais prática é o uso de para-raios em edifícios. São formados por uma ligação metálica de cobre ou alumínio que liga a extremidade superior de um edíficio, (formando agaiola de faraday), e aos condutores enterrados no solo, dissipando a descarga e desviando-a de possíveis alvos.
Outra aplicação prática é o forno microondas, que também funciona como uma gaiola de faraday. Ele não deixa sair as microondas que esquentam os alimentos, pois tem as suas superfícies metálicas, e na porta, onde geralmente há um vidro para observar os alimentos, há uma malha metálica...
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