Cușca lui Faraday a fost una dintre cele mai geniale invenții – dacă putem spune așa – din anii ’80-’90 și care astăzi ne permite să nu ne fie frică de fulgere.
Înțelegerea funcționării sale este de fapt ușoară și este utilizată în diverse domenii și situații, chiar și comune. Să vedem ce este și cum ne poate salva viața, dar mai întâi… Câteva informații despre autor!
Michael Faraday: cine a fost
Michael Faraday a fost un fizician și chimist britanic, dar tinerețea sa nu a fost deloc ușoară. A început să lucreze la vârsta de 13 ani și din cauza clasei sale sociale, nu și-a putut permite studii.
În timpul uceniciei la o librărie locală, a avut ocazia să citească diverse lucrări printre care The Improvement of the Mind de Isaac Watt. De atunci, a dezvoltat o pasiune necondiționată pentru științe, studiind fizica și chimia ca autodidact.
Dar datorită unor evenimente norocoase și ochiului bun pentru talente al unor profesori importanți, a început să studieze regulat la unele dintre cele mai bune instituții și de acolo… A formulat legea lui Faraday și cușca care i-a purtat numele.
Legea inducției electromagnetice
Cunoscută și ca legea inducției electromagnetice, legea lui Faraday a fost o schimbare majoră pentru oamenii de știință; Faraday a formulat-o în prima jumătate a anilor ’80, datorită altor teorii și legi anterioare despre electricitate și câmp magnetic realizate de alți mari oameni de știință.
Iată ce spune legea:
Într-un circuit se generează o diferență de potențial de intensitate egală cu variația în timp a fluxului câmpului magnetic care traversează circuitul însuși.
Ok, spus așa ne pare ceva de neînțeles… Iată deci formula:
ΔV=ΔΦ(B)/Δt
Încă nimic? E normal… „ΔV” înseamnă diferența de potențial, Δt înseamnă durata intervalului de timp. Știm că „B” în fizică înseamnă „câmp magnetic” și că „Φ(B)” înseamnă „fluxul CM”.
De aici, formula tradusă în cuvinte în legea descrisă mai sus! În cuvinte simple, un câmp magnetic variabil generează un curent indus, adică curentul se creează dacă variază ΔΦ(B). Dar de ce este atât de important?
Cușca lui Faraday: concepte și aplicații
Legea lui Faraday a fost baza care a dus la realizarea cuștii, ca experiment pentru a demonstra veridicitatea teoriilor sale.
O sarcină generează în spațiu un câmp electric, polarizând ceea ce este în jurul său. O sarcină foarte puternică este capabilă să polarizeze chiar și aerul și, sarcinile pozitive ale solului și sarcinile negative din aer, generează o descărcare electrică pe care o numim în mod obișnuit fulgere.
Dar dacă punem în direcția câmpului electric un conductor gol, sarcina din interior va fi 0, adică nulă! Pentru a demonstra acest lucru, Faraday a construit o cușcă metalică conectând la exterior și la interior electroscoape cu frunze.
El s-a introdus în interior și a pornit un generator de sarcini suficient de puternic pentru a crea un câmp electric de dimensiuni care să provoace fulgere. Electroscoapele din exterior s-au deschis, cele din interior nu. Acest lucru a demonstrat cum – în prezența câmpurilor electrice – în interiorul unei cuști (precum cea a lui Faraday) câmpul este nul.
El nu a suferit răni, desigur, ci doar satisfacție.
Cușca lui Faraday ne poate salva viața? Da
În zilele noastre, cușca lui Faraday este aplicată în diferite contexte și ne salvează cu siguranță viața. Gândiți-vă la avioane, al căror înveliș exterior a fost proiectat ca o cușcă pentru a descărca sarcinile fulgerelor către o extremitate, fără consecințe pentru avion și pasageri.
Mașinile sunt cu siguranță un alt exemplu unde se aplică legea și descoperirea lui Faraday. De fapt, în timpul unei furtuni cu fulgere, mașina este locul cel mai recomandat pentru a te adăposti, deoarece sarcina fulgerului este descărcată pe suprafață.
Și că credeți sau nu, chiar și iubitul cuptor cu microunde este construit conform cuștii lui Faraday, dar… Invers. De fapt, dacă o sarcină electromagnetică se află în interiorul cuștii, se generează un câmp în interior, dar nu și în exterior.
Practic, rămâne blocată în interiorul cuștii și acesta este principiul pe care sunt construite cuptoarele cu microunde, pentru a evita ca undele electromagnetice să se propage în exterior în timpul utilizării sale (acea grilă faimoasă pe care o vedeți la ușă).
