Klatka Faradaya – czym jest i jak działa?

Klatka Faradaya to osłona elektrostatyczna, która chroni urządzenia przed działaniem zewnętrznego pola elektrycznego. Występuje często w postaci metalowego, zamkniętego naczynia bądź gęstej siatki. Klatka Faradaya służy niekiedy do gromadzenia ładunków elektrycznych.

Klatkę Faradaya wymyślił i skonstruował w 1836 roku fizyk, Michael Faraday, w celu zademonstrowania prawa elektrostatyki.

Na powierzchni przewodnika potencjał jest w każdym miejscu równy. Z tego względu pole elektryczne nie wnika do wnętrza Klatki Faradaya. Wewnątrz zatem nie występuje pole elektryczne i nie ma znaczenia, jak silnie ta klatka jest naładowana.

Ładunki w przewodniku przesuwają się w momencie pojawienia się pola elektrycznego. Te ładunki, które znajdują się na powierzchni klatki Faradaya, tworzą pole wewnątrz klatki, które ma przeciwny zwrot do pola zewnętrznego. Ładunki przesuwają się cały czas aż do momentu, kiedy pole elektryczne na zewnątrz klatki Faradaya zostanie zrównoważone przez pole, które wytworzyło się na powierzchni metalu. W wyniku tego zjawiska pola elektrycznego nie będzie w metalu, a po jednej stronie klatki Faradaya będzie ładunek ujemny, po drugiej zaś – ładunek dodatni.

Tak naprawdę trudno spotkać przedmiot, będący idealną klatką Faradaya, który jednocześnie jest przedmiotem wykorzystywanym w naszych codziennych czynnościach. Twierdzi się bowiem, że korpus kuchenki mikrofalowej jest jednym z rodzajów klatki Faradaya. Wewnątrz mikrofalówki fale o pewnej długości odbijają się, powodując zwiększenie temperatury i nie wydostają się poza korpus. Nawet przezroczyste drzwiczki mikrofalówki, przez które obserwujemy podgrzewane danie, są pokryte ochronną siatką.

Twierdzi się również, że samolot jest swego rodzaju klatką Faradaya, gdyż przepływający przez kadłub samolotu prąd po uderzeniu pioruna indukuje pole magnetyczne oraz pole elektryczne wewnątrz tego kadłuba, w związku z czym podróżujący nie są bezpośrednio narażeni na niebezpieczeństwo. Jednakże należy wiedzieć, że w wyniku takiego zdarzenia układy elektroniczne oraz układy hydrauliczne mogą przestać działać sprawnie, co oczywiście może spowodować katastrofę.

Mówi się także, że samochód jest przykładem klatki Faradaya i w zasadzie dla ludzi jest on faktycznie miejscem bezpiecznym podczas burzy, gdyż nie przenika przez niego prąd.

Jednakże warto wiedzieć, że klatki Faradaya są stosowane w wielu innych dziedzinach życia, głównie w celach ochronnych, np. w pomieszczeniach medycznych, gdzie wykonuje się badanie rezonansem magnetycznym.