INTRODUCCIÓN En este documen documento to se detall detalla a claram clarament ente e alguno algunoss aspect aspectos os sobre las jaulas jaulas Faraday esto con el fin de entender de primera mano el funcionamiento y diseño de estos tipos de estructuras, funcionamiento, utilidad, capacidades y principios que rigen estas leyes. Así Así también se detallas de primera mano todos los detalles con ejemplo de gráficos de dicho fundamento basado en libros de teto y sitios !eb entre entre ellos ellos podemos podemos mencionar mencionar "E#$A "E#$A%, &'(
edici) edici)n, n, y el sitio !eb.
http*++!!!.ingesco.com+es+productos+proteccioneterna+proteccionpasi-a. de los cuales se recopilo la informaci)n. ue aquí presentamos. /as fuer0as eléctricas pro-ienen de las partículas que componen los átomos, estos son los protones 1con carga 23, los electrones electrones 1con carga 3 y los neutrones neutrones 1con carga neutra, por lo que no atrae ni recha0a a los electrones o a los protones3. 4omo un campo magnético afecta a un conductor pr)imo por medio de la inducci)n y como ésta crea un flujo de corriente en el mismo.
567E89:5".
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4onocer el funcionamiento de la jaula de Faraday y las leyes físicas que la rigen.
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4onocer el principio de la inducci)n.
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Aplicaciones de la 7aula de Faraday
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4onocer las partes fundamentales de un sistema de protecci)n de puesta a tierra.
Aprender sobre los principios de la inducci)n y las medidas necesarias para proteger equipos delicados por medio de una 7aula Faraday.
9;<=449>; E/E48#5?A@;894A 4asi todos los dispositi-os o máquinas modernas, desde una computadora hasta =na la-adora o un taladro eléctrico, tienen circuitos eléctricos en su interior, que permite el apro-echamiento de la energía eléctrica transformándola en otro tipo de energíaB
transformada por una luminaria
mecánica por un motor eléctrico cal)rica por una resistencia, etc. Cero que fen)meno es que permite que todo esto ocurra y que es lo que está in-olucrado acá la respuesta es un fen)meno conocido como inducción electromagnética. Cara que eista la electricidad es necesaria la presencia de un campo magnético que fluya a tra-és de una bobina generando una FE? fuer0a electromotri0. =na FE? es toda causa capa0 de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. % este es el principio de los generadores eléctricos. 5tros componentes cla-e de los sistemas de energía eléctrica, como los transformadores, también dependen de fem inducidas magnéticamente. En pocas palabras si no eiste una FE? que es producida por la presencia de un campo magnética la generaci)n de energía eléctrica ;5 sería posible, la inducci)n electromagnética es uno de los fundamentos de nuestra sociedad tecnol)gica. El principio fundamental de la inducci)n electromagnética y la piedra angular de este tema es la ley de Faraday , que relaciona la fem inducida con el flujo magnético -ariable en cualquier espira, incluido un circuito cerrado.
Experimentos de inducción
Figura & 4uando el imán cercano está inm)-il, el medidor no indica corriente. Esto no es sorprendente, pues en el circuito no hay fuente de fem. Cero cuando el imán se mue-e y se acerca o se aleja de la bobina, el medidor indica corriente en el circuito, pero s)lo mientras el imán se halla en mo-imiento. "i el imán permanece fijo y es la bobina la que se mue-e. 4uando se detecta una corriente durante el mo-imiento. Esto se llama corriente
inducida, % la fem correspondiente que se requiere para generarla recibe el nombre de Fem inducida. En la figura &c se ha sustituido el imán con una segunda bobina conectada a =na batería. 4uando la segunda bobina está fija, no hay corriente en la primera bobina. "in embargo, cuando mo-emos la segunda bobina acercándola o alejándola de la Crimera, o hacemos lo mismo con la primera bobina con respecto a la segunda, hay corriente en la primera bobina, pero, de nue-o, sólo mientras una de las bobinas se mue-e con respecto a la otra. Cor Jltimo, en el sistema de dos bobinas que se ilustra en la figura & d, se mantienen ambas inm)-iles y se -aría la corriente en la segunda, ya sea abriendo y cerrando el interruptor o cambiando la resistencia de la segunda bobina con el interruptor cerrado 1Cor ejemplo, modificando la temperatura de la segunda K
bobina3. "e obser-a que al abrir y cerrar el interruptor hay un pulso momentáneo de corriente en el primer circuito. 4uando se modifica la resistencia 1y, por lo tanto, la corriente3 de la segunda bobina, hay una corriente inducida en el primer circuito, pero s)lo mientras está cambiando la corriente en el segundo circuito. Cara eplorar más a fondo los elementos comunes a estas obser-aciones, consideremos =na serie más detallada de eperimentos "e conecta una bobina de alambre a un gal-an)metro, luego se coloca la bobina entre los polos de un electroimán cuyo campo magnético se pueda modificar.
A continuaci)n se describe lo que se obser-a*
&. 4uando no hay corriente en el electroimán, por lo que el gal-an)metro ;o indica corriente. '. 4uando el electroimán se enciende, hay una corriente momentánea a tra-és
ué tan grande sea. K. 4on la bobina en un plano hori0ontal, la comprimimos para reducir el área de "u secci)n trans-ersal. El medidor detecta corriente s)lo durante la deformaci)n, ;o antes ni después. 4uando aumentamos el área para que la bobina regrese A su forma original, hay corriente en sentido opuesto, pero s)lo mientras El área de la bobina está cambiando. L. "i se hace girar la bobina algunos grados en torno a un eje hori0ontal, el medidor
Ley de Faraday /a ley de Faraday de la inducción establece lo siguiente*
La fem inducida en una espira cerrada es iual al neati!o de la tasa de cam"io del flu#o man$tico a tra!$s de la espira con respecto al tiempo% En símbolos, la ley de Faraday es E L ' 1'I.3 Df b
& ley de Faraday de la inducci)n '
Una jaula de Faraday es una caja metálica que protege de los campos eléctricos estáticos.
H
Se emplean para proteger de descargas eléctricas, ya que en su interior el campo eléctrico es nulo. Debe su nombre al físico Micael Faraday, que construy! una en "#$%.
Michael Faraday.
&l funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático.
D
Equilibrio Electrostatico.
'uando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico e(terno, las cargas positi)as se quedan en las posiciones de la red* los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, empie+an a mo)erse puesto que sobre ellos acta una fuer+a dada por-
Campo ierraco externo e interno.
I
&sta distribuci!n de carga dentro del conductor genera un campo eléctrico interno de sentido opuesto al e(terno y de igual m!dulo, de modo que en el interior del conductor el campo eléctrico total es nulo. &ste eco constituye en principio de funcionamiento de una jaula de Faraday.
Si el campo en el interior de un material conductor en equilibrio electrostático es nulo, no puede aber carga eléctrica en el interior del mismo. or tanto, la carga de un conductor se acumula en su superficie.
La carga se acumula en el superficie de la caja.
'omo en el interior de la caja no ay campo, ninguna carga puede atra)esarla* por ello se emplea para proteger dispositi)os de cargas eléctricas. &l fen!meno se denomina apantallamiento eléctrico.
&
Apantallamiento Elctrico.
/a imagen muestra la protecci)n de equipos delicados tales como equipo de transmisi)n de datos, radio y tele-isi)n, centros de datos, repetidoras.
/ambién es bien sabido que en una tormenta el mejor refugio es un coce. 'iertamente un ascensor también es un buen refugio pero en ese caso es probable que se )aya la lu+ y te quedes encerrado. ero lo importante es que no te electrocutas.
&&
0a electricidad se reparte por toda la superficie del material conductor. Una caja o jaula de Faraday es una superficie completamente cerrada por un material conductor. 0os electrones circulan por toda su superficie y si un rayo impacta, este cubre la superficie. 0o que ay en el interior no se )e afectado por el rayo. 0as cargas del conductor se redistribuyen en funci!n de la carga e(terior, para que en el interior la carga total se mantenga neutra.
Cararrayos franNlin
&ararrayos Fran'lin y (allas conductoras =n "C4# 1"istema de Crotecci)n 4ontra el #ayo3 construido mediante Cuntas y ?allas 4onductoras, es la que ofrecen sistemas 1tipo Ojaula de FaradayP, por ejemplo3 que no pro-ocan ningJn efecto para la captaci)n del rayo 1acci)n pre-enti-a3. Estos sistemas pueden apro-echar elementos de la estructura a proteger para la descarga de la corriente hasta Qierra
&'
&ararrayos Fran'lin In!entado por )en#am*n Fran'lin en +,-. es el m/s com0n1 y 2ui3/s 4istóricamente1 el m/s conocido% Este sistema est/ formado por una o !arias puntas captadoras situadas en puntos dominantes del edificio% El pararrayos Fran'lin es el sistema óptimo para proteer edificaciones donde la altura predomina a la superficie% 5u protección es un !olumen en forma de cono con un /nulo de 678 o menor1 dependiendo del ni!el de protección re2uerido%
&
(alla de Faraday De los sistemas pasi!os1 el 2ue re0ne mayores arant*as1 es la conocida 9aula de Faraday% Un edificio con re!estimiento exterior completamente met/lico1 conectado por medio de conductores de amplia sección al terreno1 2ueda proteido contra cual2uier descara atmosf$rica% Tam"i$n se o"tiene una excelente protección si el conductor continuo se sustituye por una malla o red de conductores% &artiendo de un correcto dise:o o estudio de co"ertura1 se pueden esta"lecer los recorridos óptimos de los conductores1 as* como las distancias% En este tipo de instalación1 como en cual2uier otro medio de protección1 la fia"ilidad de los puntos de disipación o puestas a tierra de"en ser lo m/s perfectas posi"les
45;4/="9>; Al transcurrir en el desarrollo de este trabajo pudimos concluir como grupo sobre la importancia de estos sistemas de jaula de Faraday, así como también conocimos sobre su funcionamiento y elaboraci)n del dicho sistema, cuya funci)n radica ecepcionalmente en una protecci)n id)nea para una área determinada de descargas eléctricas cuyo principio se basa en principios matemáticos.
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Contenido
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696/95@#AFTA
Física =ni-ersitaria "ears RemansNy &'a-a Edicion :ol'cap 'I
1http*++!!!.ingesco.com+es+productos+proteccioneterna+proteccionpasi-a3
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