cage defaraday est le nom donné à un boîtier constitué d'un matériau conducteur et utilisé pour protéger votre intérieur des interférences etélectromagnétique externe. Il est apparu comme une expérience scientifique, développée par le physicien anglais Michael Faraday en 1836, et est encore utilisé aujourd'hui pour protéger circuits électriques sensible à l'incidence des ondes électromagnétiques de différentes fréquences.
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Comment fonctionne la cage de Faraday
La cage de Faraday n'est rien d'autre qu'un l'application technologique d'un phénomène connu sous le nom de bouclier électrostatique. Ce phénomène ne se produit que dans les matériaux conducteurs (métaux), tels que le fer, l'argent et le cuivre, qui sont caractérisé par un grand nombre d'électrons libres, capables de se déplacer librement le long de la conducteur.
En raison de leur grande mobilité, les charges électriques des matériaux conducteurs préfèrent se répandre sur la surface des métaux. Imaginez le cas où un grand nombre d'électrons sont placés au centre d'un conducteur: la répulsion entre eux les amènerait à s'éloigner le plus rapidement possible du centre. Une fois réparties, les charges font que toute la surface du conducteur a la même valeur de
Tension électrique, donnant lieu à une surface équipotentielle.
Puisque, dans les conducteurs, toutes les charges sont réparties sur sa surface, O champ électrique à l'intérieur il devient nul et en conséquence, il n'y a pas de différence de potentiel électrique à l'intérieur de ces matériaux. Un tel comportement garantit que tout corps laissé à l'intérieur d'un conducteur fermé sera exempt de l'influence des champs électriques externes, quelle que soit leur intensité.
Lorsqu'un champ électrique externe est dirigé dans une cage de Faraday, les électrons de la cage se réarrangent de sorte que le champ électrique à l'intérieur de la cage reste nul. De cette façon, avec ces appareils, il est possible d'empêcher l'apparition d'une décharge électrique ou encore l'incidence d'une onde électromagnétique.
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La même chose se produit avec l'incidence des ondes électromagnétiques. Dans ce cas, l'espacement entre les « trous » de la cage doit avoir des dimensions proches de la longueur de la onde électromagnétique que vous voulez barrer.
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Applications des cages de Faraday
Il existe un grand nombre d'applications technologiques qui utilisent le principe utilisé dans la cage de Faraday. Ces appareils sont souvent sensibles aux champs électriques et champs magnétiques et, par conséquent, ils sont recouverts de plaques ou de treillis métalliques.
Découvrez quelques exemples de dispositifs utilisant une cage de Faraday pour fonctionner correctement :
disques durs (HD);
sources de tension;
le paratonnerre de Faraday ;
vêtements de protection;
four micro onde.
Tout comme la cage de Faraday peut être utilisée pour bloquer l'entrée des interférences, elle peut également être utilisée pour bloquer la sortie des ondes électromagnétiques, comme dans le cas de four micro onde. De plus, les véhicules tels que les voitures et les avions fonctionnent également comme des cages de Faraday, protégeant les passagers à l'intérieur des décharges électriques provenant de l'extérieur.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. « Cage de Faraday »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gaiola-de-faraday.htm. Consulté le 27 juin 2021.
