Quando objetos condutores em forma de barra possuem uma carga líquida, por exemplo, estas buscarão as extremidades opostas, devido à repulsão eletrostática entre cargas de mesmo sinal. Isto ocorre devido à tendência natural de cargas elétricas de mesmo sinal é de ocuparem regiões de maior distância possível umas das outras, de modo a minimizar a diferença de potencial eletrostático, causando um efeito chamado de blindagem eletrostática. como cascas esféricas tem carga líquida, estas se distribuirão na superfície externa da mesma.
As ondas eletromagnéticas são propagações das vibrações do campo elétrico e do campo magnético, que acontecem uma perpendicular à outra. Cada uma delas em si é uma onda transversal. Ou seja, num sistema de coordenadas, se a oscilação é na vertical, a direção de propagação será na horizontal, por exemplo. O mesmo acontece com o campo magnético, que também oscila perpendicularmente ao campo elétrico. Em suma, os três vetores, campo elétrico, campo magnético e o vetor de Poynting, são perpendiculares entre si. O vetor de Poynting é aquele que dá a direção de propagação da onda, conforme mostra a figura 01.
Todas as frequências da radiação eletromagnética assumem basicamente esta forma. Sendo assim, esta onda pode interagir com os campos elétricos dos objetos, especialmente os metálicos. Isto porque os metais tem elétrons que podem se locomover ao longo da rede cristalina, dependendo da orientação do campo elétrico no local. Esta interação é aproveitada para a transmissão de informações, comumente utilizadas pelas estações emissoras de rádio, de TV, celulares, enfim, são várias as faixas de frequências, portanto, varias são as utilizações práticas, conforme mostra a figura 02.
Devido à acilidade que os metais têm em fazer variar o campo elétrico dos objetos metálicos, estes podem servir também como obstáculos para a propagação destas ondas. Depende da ordem do comprimento de onda da radiação incidente, e do tamanho dos espaçamentos livres no objeto metálico, de modo que a onda pode passar sem interagir. Ao efeito de blindagem da onda eletromagnética, dá-se o nome de Gaiola de Faraday. Este fenômeno pode ser facilmente observado.
As ondas de celular operam na faixa de frequências de 800MHz a 1800MHz, ou seja, 8x108 a 1,8x109 Hz (Vestibular PUC-RJ - 2000). O comprimento de onda varia entre 0,17m e 0,375m (entre 17cm e 37,5cm). Deste modo, se tiver uma gaiola formada por ligas metálicas formando malhas cujo comprimento e largura sejam inferiores a 17cm, barraria as ondas incidentes. Desta forma, impediria o funcionamento do dispositivo, que recebe e envia ondas com a faixa de comprimentos de onda citados. Para fazer o teste é muito simples. Se envolver o celular com um papel alumínio, este não funcionará corretamente. Neste caso, a oscilação do campo elétrico faz com que os elétrons do papel alumínio recebam a energia da onda incidente, não o receptor de celular.
Referências bibliográficas:
HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 3, volume 2, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 384 p.
NETTO, Luiz Ferraz. A gaiola de Faraday. Disponível em: https://web.archive.org/web/20181202085448/http://www.feiradeciencias.com.br:80/sala11/11_47.asp)
PUC – RJ Provas e gabaritos , 2001 disponível em: (http://www.puc-rio.br/vestibular/repositorio/provas/2001/fisi_o2.html)
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/gaiola-de-faraday/