La gabbia di Faraday
Descrizione
Con gabbia di Faraday si intende qualunque sistema costituito da un contenitore in materiale elettricamente conduttore (o conduttore cavo) in grado d’isolare l’ambiente interno da un qualunque campo elettrostatico presente al suo esterno, per quanto intenso questo possa essere. Michael Faraday era uno scienziato che ha dato un grande contributo al mondo della scienza. Questi materiali conduttivi possono essere piastre o reti metalliche. L'insieme di questi materiali funge da scudo contro gli effetti di un campo elettrico proveniente dall'esterno. Grazie alla scoperta di Michael Faraday, molti degli elementi che utilizziamo nella vita di tutti i giorni applicano il principio di questa gabbia. Alcuni degli esempi di elementi che usiamo nella nostra quotidianità e che seguono questo principio sono cavi, automobili, aeroplani e forni a microonde, tra gli altri. La forma e la dimensione degli elementi possono cambiare, così come i materiali con cui è rivestita la gabbia di Faraday.
Funzionamento
Una gabbia di Faraday costituisce una schermatura dal passaggio di carica esterna che può essere attribuito al conduttore se esso è ad esempio cavo. Se una gabbia di Faraday, costituita da un involucro metallico, viene portata ad alta tensione, la persona all’interno della gabbia non rischia la fulminazione. Il campo elettrico all’interno della gabbia è nullo in quanto non vi sono cariche in eccesso o in difetto e per il teorema di Gauss per il campo elettrico sappiamo che il flusso del campo elettrico e quindi lo stesso campo dipendono dalla quantità di carica presente all’interno della superficie. La carica elettrica si dispone sulla superficie di un conduttore e se la superficie di quest’ultimo è irregolare, allora la densità superficiale di carica non è omogenea. Nel caso di superfici irregolari, invece la carica si concentra maggiormente nei punti in cui il raggio di curvatura risulta minore, mentre all’interno del conduttore non ci sono cariche libere di muoversi e il campo elettrico vale 0, al contrario del potenziale elettrico che assume un valore costante in tutti i punti. Innumerevoli e molto importanti sono dunque le applicazioni che prevedono la schermatura di una gabbia di Faraday. Non è necessario che la schermatura sia continua, basta anche che sia a rete, come nel caso della rete metallica che si intravede sullo sportello di un forno a microonde.