La cubeta de Faraday

Para un contenedor,Faraday utilizó un cubo de metal hecho para contener hielo, lo que le dio su nombre al experimento El experimento muestra que una carga eléctrica encerrada dentro de una cáscara conductora induce una carga igual en la cáscara, y que en un cuerpo conductor de electricidad, la carga reside enteramente en la superficie.

1.El experimento utiliza un recipiente metálico conductor abierto en la parte superior, aislado del suelo.

Su superficie exterior está conectada por un cable a un detector de carga eléctrico sensible.

Faraday utilizó un electroscopio de hoja dorada, pero las demostraciones modernas a menudo utilizan un instrumento electrómetrico porque es mucho más sensible que un electroscopio, puede distinguir entre carga positiva y negativa, y da una lectura cuantitativa El contenedor se descarga conectándolo de forma breve al objeto conductor grande, llamado tierra (tierra); esto se puede hacer tocándolo con un dedo, usando el cuerpo humano conductor como tierra.

2.Un objeto metálico C (Faraday utilizó una bola de latón suspendida por un hilo de seda no conductor, pero los experimentos modernos a menudo utilizan una pequeña bola de metal o un disco montado en un mango aislante) se carga con electricidad utilizando una máquina electrostática y se baja en el contenedor A sin tocarlo .

El éxito del experimento requiere a menudo precauciones para eliminar estas cargas extrañas: Cualquier carga en el contenedor y en los objetos conductores cercanos debe ser removida antes del experimento poniendo a tierra; tocándolos brevemente con algún objeto conductor grande llamado tierra.

Esto se puede lograr tocándolos con un dedo, usando el cuerpo humano conductor como tierra.

La pantalla metálica cilíndrica exterior rodea la interior y actúa como tierra para protegerla de las cargas perdidas.

El cable de tierra del electrómetro se sujeta a la pantalla de tierra exterior, y el experimentador toca esta pantalla mientras realiza cualquier procedimiento.

Al medir la carga en la superficie interior o exterior del contenedor, el detector de carga no debe tocar la superficie cercana al borde del contenedor.

Si no lo fuera, la fuerza del campo causaría más movimiento de cargas y más separación de cargas, hasta que el campo eléctrico se volviera cero.

Una vez que C está bien dentro del contenedor, casi todas las líneas de campo eléctrico de C golpean la superficie del contenedor, El resultado (probado abajo) es que la carga total inducida en el interior del contenedor es igual a la carga en C. En el Procedimiento 5, cuando C es tocado a la pared interna del contenedor, toda la carga en C fluye hacia afuera y neutraliza la carga inducida, dejando tanto la pared interna como C sin carga.

Una conclusión importante que se puede sacar de esto es que la carga neta dentro de un contenedor conductor cerrado es siempre cero, incluso si se introduce un objeto cargado.

Supongamos que el contenedor A encierra completamente el objeto C, sin una abertura (esta suposición se explica a continuación), y que C tiene una carga de Q coulombs.

Dado que S está en una región conductora (dentro del volumen de metal) donde el campo eléctrico es cero, el campo eléctrico en todas partes en la superficie S es cero.

Por lo tanto, el flujo eléctrico total a través de la superficie S debe ser cero.

Cuando el objeto cargado C está encerrado dentro del contenedor conductor A.

Todas las líneas de campo que se extienden desde el objeto deben terminar en la superficie interior del contenedor; no hay otro lugar donde puedan ir.

En su experimento, Faraday cerró la abertura colocando la tapa metálica del cubo en el hilo que suspende la bola, de modo que cuando la bola fue bajada al centro del contenedor, la tapa cubrió la abertura.

Del mismo modo, si una carga externa se acerca al contenedor desde el exterior, la distribución de la carga inducida en la superficie exterior se redistribuirá para cancelar su campo eléctrico dentro del contenedor.

Este es el principio del blindaje electrostático utilizado en la jaula de Faraday.

Si varios objetos cargados conductores descienden uno tras otro dentro del contenedor y se tocan hacia el interior, toda la carga de cada objeto se transferirá hacia el exterior del contenedor, independientemente de la cantidad de carga que ya se encuentre en el contenedor.

El terminal es una carcasa metálica hueca y funciona como un cubo de Faraday.

Un trozo de piel y un trozo de caucho o plástico se descargan primero para que no tengan carga, y luego ambos se bajan juntos en el contenedor sujeto a asas no conductoras.

Las cargas en los objetos individuales pueden demostrarse sacando uno a la vez del contenedor.