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Gaiola de Faraday: o que é, onde é usada e como fazer

Física - Manual do Enem
Sara Nahra Publicado por Sara Nahra
 -  Última atualização: 26/5/2023

Índice

Introdução

A gaiola de Faraday é um dispositivo que tem como objetivo proteger objetos e pessoas de campos elétricos e magnéticos externos. Ela é composta por uma estrutura metálica que funciona como uma blindagem, impedindo a passagem desses campos para o interior da gaiola. A gaiola de Faraday é amplamente utilizada em diversas áreas, como na indústria eletrônica, na aviação e em laboratórios de pesquisa. 

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O que é a gaiola de Faraday?

A gaiola de Faraday é um dispositivo que consiste em um invólucro condutor, geralmente feito de malha metálica, que é capaz de bloquear completamente as ondas eletromagnéticas de entrar em seu interior. 

Isso ocorre porque, quando uma onda eletromagnética atinge a superfície condutora da gaiola, ela faz com que os elétrons livres do material se movimentem, criando correntes elétricas que geram um campo magnético oposto ao da onda incidente, cancelando-a. 

Assim, a gaiola de Faraday é amplamente utilizada para proteger equipamentos eletrônicos sensíveis de interferências eletromagnéticas externas, como raios, campos elétricos de alta voltagem, radiações eletromagnéticas de dispositivos de comunicação, entre outras fontes de interferência. 

A gaiola de Faraday também é utilizada em experimentos científicos para isolar e controlar campos eletromagnéticos.

Para que foi criada a gaiola de Faraday?

A gaiola de Faraday foi criada por Michael Faraday em 1836 como uma resposta a um problema que ele estava enfrentando em seus experimentos com eletricidade. Faraday notou que, quando uma carga elétrica era colocada dentro de uma jaula metálica, a carga não afetava objetos externos e nem era afetada por cargas elétricas externas.

Ele concluiu que a gaiola metálica era capaz de bloquear completamente o campo elétrico em seu interior, o que permitiu a realização de experimentos seguros com eletricidade. Faraday, então, explorou ainda mais a ideia e descobriu que a gaiola de metal poderia proteger as pessoas e os objetos dentro dela de descargas elétricas, como raios.

A gaiola de Faraday é eficaz porque o campo elétrico externo é completamente cancelado pelo campo elétrico gerado pelo metal da gaiola. Quando uma carga elétrica externa atinge a superfície da gaiola, os elétrons na superfície se redistribuem uniformemente, criando um campo elétrico oposto que anula o campo elétrico externo.

Essa descoberta foi significativa para a compreensão da eletricidade e teve muitas aplicações práticas. Hoje, a gaiola de Faraday é usada em uma variedade de aplicações, como proteger equipamentos eletrônicos de interferência eletromagnética, isolando áreas de testes sensíveis a eletricidade, proteger os ocupantes de veículos elétricos em caso de raios e garantir a segurança de pessoas em áreas com risco de explosões devido a descargas elétricas.

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Aplicações da gaiola de Faraday 

A gaiola de Faraday é uma estrutura metálica que protege objetos e pessoas de campos elétricos e magnéticos. Suas aplicações são diversas, incluindo:

  • Indústria eletrônica: proteção de equipamentos eletrônicos sensíveis a campos magnéticos, como computadores, celulares e equipamentos médicos.
  • Aviação: proteção de aviões contra raios durante tempestades elétricas.
  • Laboratórios de pesquisa: utilização em experimentos que envolvem campos elétricos ou magnéticos.
  • Outras aplicações: construção de salas seguras para testes de segurança de sistemas de informação, proteção de pessoas em ambientes com campos elétricos e magnéticos, entre outros.

A gaiola de Faraday é uma solução eficiente para proteção contra interferências eletromagnéticas e tem uma ampla gama de aplicações em diversas áreas.

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Importância da gaiola de Faraday 

A gaiola de Faraday é importante porque oferece proteção contra campos elétricos e magnéticos, o que é fundamental em diversas áreas. 

Por exemplo, na indústria eletrônica, a gaiola é utilizada para proteger equipamentos sensíveis e garantir a qualidade de produtos eletrônicos. 

Na aviação, a gaiola é utilizada para evitar interferências nos instrumentos de bordo e garantir a segurança dos voos. Nos laboratórios de pesquisa, a gaiola é usada para evitar interferências em experimentos sensíveis e proteger pesquisadores. 

Além disso, a gaiola de Faraday é importante para a segurança em geral, uma vez que pode proteger pessoas de campos elétricos e magnéticos nocivos.

Como construir uma gaiola de Faraday

Materiais necessários:

  • Malha metálica (pode ser de alumínio, cobre ou aço inoxidável)
  • Fita adesiva condutora
  • Tesoura
  • Cola epóxi 

Passo a passo para a construção:

  • Determine o tamanho da gaiola de acordo com o objeto que deseja proteger ou acomodar dentro dela.
  • Corte a malha metálica em quatro pedaços, com medidas que permitam a formação da gaiola (lembre-se de deixar uma sobra para as dobras e encaixes).
  • Una as partes com fita adesiva condutora, deixando a gaiola bem firme e sem deixar espaços abertos. As dobras devem ser feitas com cuidado para que a gaiola fique com um acabamento uniforme.
  • Caso deseje uma gaiola mais resistente, você pode reforçar as emendas com cola epóxi.
  • Pronto! Sua gaiola de Faraday caseira está pronta para ser utilizada.

Dicas e recomendações:

  • É importante que a malha metálica seja condutora e não possua pontos com falhas, para garantir a efetividade da gaiola.
  • Certifique-se de que a fita adesiva condutora está em contato direto com a malha metálica em todos os pontos de união.
  • Caso a gaiola seja para proteger um equipamento eletrônico, é importante que ele esteja totalmente envolvido pela malha metálica.
  • Evite tocar na gaiola durante o uso para não interferir na proteção contra campos elétricos e magnéticos.

Resumo sobre Gaiola de Faraday

A gaiola de Faraday é um dispositivo eletrostático que foi criado pelo cientista britânico Michael Faraday em 1836. Ela foi criada para proteger pessoas e equipamentos eletrônicos sensíveis de descargas elétricas, como raios e outras fontes de alta voltagem.

A gaiola de Faraday é essencialmente uma estrutura condutora que envolve completamente um objeto, protegendo-o da exposição a campos elétricos externos. Quando uma carga elétrica externa atinge a superfície da gaiola, a carga é distribuída uniformemente ao longo da superfície da gaiola e não penetra em seu interior, deixando o objeto dentro da gaiola protegido dos efeitos elétricos externos.

Essa invenção tem sido amplamente utilizada na indústria eletrônica para proteger equipamentos eletrônicos, como computadores, de interferências eletromagnéticas que podem causar falhas ou danos. Também é usada em algumas construções, como edifícios de telecomunicações, para proteger os equipamentos de tempestades elétricas.

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ENEM/2020

Há muitos mitos em relação a como se proteger de raios, cobrir espelhos e não pegar em facas, garfos e outros objetos metálicos, por exemplo. Mas, de fato, se houver uma tempestade com raios, alguns cuidados são importantes, como evitar ambientes abertos. Um bom abrigo para proteção é o interior de um automóvel, desde que este não seja conversível.

OLIVEIRA, A. Raios nas tempestades de verão. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 10 dez. 2014 (adaptado).

Qual o motivo físico da proteção fornecida pelos automóveis, conforme citado no texto?

A Isolamento elétrico dos pneus.
B Efeito de pára-raios da antena.
C Blindagem pela carcaça metálica.
D Escoamento da água pela lataria.
E Aterramento pelo fio terra da bateria.
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