Gaiola de Faraday

Física

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Gaiola de Faraday é o nome dado a um invólucro que é feito de material condutor e usado para blindar o seu interior de interferências eletromagnéticas externas. Ela surgiu como um experimento científico, desenvolvido pelo físico inglês Michael Faraday no ano de 1836, e ainda hoje é utilizada para proteger circuitos elétricos sensíveis à incidência de ondas eletromagnéticas de diversas frequências.

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Como funciona a gaiola de Faraday

A gaiola de Faraday nada mais é do que uma aplicação tecnológica de um fenômeno conhecido como blindagem eletrostática. Esse fenômeno acontece apenas em materiais condutores (metais), como ferro, prata e cobre, que são caracterizados por apresentar um grande número de elétrons livres, capazes de se mover livremente ao longo do condutor.

Em razão da alta mobilidade que dispõem, as cargas elétricas dos materiais condutores preferem espalhar-se ao longo da superfície dos metais. Imagine o caso em que um grande número de elétrons é colocado no centro de um condutor: a repulsão entre eles faria com que eles rapidamente se afastassem ao máximo do centro. Depois de distribuídas, as cargas fazem com que toda a superfície do condutor fique com o mesmo valor de tensão elétrica, dando origem a uma superfície equipotencial.

A malha condutora que envolve a pessoa protege-a, funcionando como uma gaiola de Faraday.
A malha condutora que envolve a pessoa protege-a, funcionando como uma gaiola de Faraday.

Uma vez que, nos condutores, todas as cargas encontram-se distribuídas em sua superfície, o campo elétrico em seu interior torna-se nulo e, como consequência, não há diferença de potencial elétrico no interior desses materiais. Tal comportamento assegura que qualquer corpo deixado no interior de um condutor fechado se verá livre da influência de campos elétricos externos, por mais intensos que sejam.

Quando um campo elétrico externo é direcionado a uma gaiola de Faraday, os elétrons da gaiola se rearranjam de modo que o campo elétrico do interior da gaiola continue nulo. Dessa maneira, com esses dispositivos, é possível evitar a ocorrência de uma descarga elétrica ou, ainda, a incidência de uma onda eletromagnética.

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O mesmo acontece com a incidência de ondas eletromagnéticas. Nesse caso, os espaçamentos entre os “buracos” da gaiola devem ter dimensões próximas ao comprimento da onda eletromagnética que se deseja barrar.

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Aplicações da gaiola de Faraday

Existe um grande número de aplicações tecnológicas que fazem uso do princípio utilizado na gaiola de Faraday. Esses dispositivos costumam ser sensíveis a campos elétricos e campos magnéticos e, por isso, são revestidos com placas ou malhas metálicas.

Confira alguns exemplos de dispositivos que fazem uso de uma gaiola de Faraday para poder funcionar corretamente:

  • discos rígidos (HD);

  • fontes de tensão;

  • para-raios de Faraday;

  • roupas de proteção;

  • forno micro-ondas.

Assim como a gaiola de Faraday pode ser utilizada para barrar a entrada de interferências, ela também pode ser utilizada para bloquear a saída de ondas eletromagnéticas, como no caso do forno micro-ondas. Além disso, veículos como carros e aeronaves também funcionam como gaiolas de Faraday, protegendo os passageiros em seu interior de descargas elétricas vindas do exterior. 

 

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

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HELERBROCK, Rafael. "Gaiola de Faraday"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gaiola-de-faraday.htm. Acesso em 02 de dezembro de 2020.