faraday
Post on 26-Dec-2015
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Hola.
Mi pregunta es sobre el llamado efecto skin, o piel en español, también se conoce como
efecto pelicular.
Según tengo entendido en un conductor la corriente alterna se mueve por la superficie del
mismo y no por su interior, estoy hablando de conductores normales a una frecuencia
constante de 50 Hz. Pero si aumentamos el diámetro del conductor llega un momento en
que el efecto piel se invierte, conduciendo por el interior del cable. Mi pregunta es por qué
sucede esto.
Gracias de antemano. Experto
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En realidad la electricidad a frecuencia normal siempre viaja dentro del conductor, solo que
el efecto pelicular hace que buena parte de la corriente se vaya hacia la superficie. A
medida que aumenta la sección del cable y al haber cada vez más sección de cable para
atrabezar hasta llegar a la superficie se hace más difícil que la corriente llegue a ella. En
realidad lo que te falta es la explicación de porque se produce3 el skin. Esto es porque
toda corriente que pasa por un cable crea un campo electromagnético. Este campo es lo
que fuerza al la corriente hacia la superfiucie del conductor. Cuanto mayor es la sección
del conductor más fuerza electromagnética se necesita para forzar a la corriente hacia la
superficie. Como la corriente se mantiene y la sección aumenta, la fuerza
electromnagnetica no logra empujar lo suficiente a la corriente hacia la superficie.
Esta es una explicación medio bruta, pero fácil de entender para cualquier persona. Una
explicación más técnica demandaría más espacio del que se tiene aquí para
CONTESTAR.
Más respuestas
Cables de Tierra trenzado desnudo aplanado
El efecto de Piel es la tendencia de las corrientes de alta frecuencia de viajar en la superficie del conductor. El efecto de Proximidad es la tendencia de la corriente de viajar en otros patrones no deseables - vueltas o distribuciones concentradas - debido a la presencia de campos magnéticos generados por conductores cercanos. En transformadores e inductores, las perdidas por el efecto de proximidad típicamente son predominantes sobre las pérdidas por el efecto de piel. En embobinados de alambre litz, el efecto de proximidad puede ser dividido más allá en los efectos de proximidad interna (el efecto de otras corrientes dentro del bulto) y de proximidad externa (el efecto de corrientes en otros bultos).
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El efecto SKIN consiste en, como la palabra lo dice, un efecto pelicular que se genera particularmente en los conductores al ser transpasados por una corriente eléctrica, lo que genera que la corriente circule por la periferia del cable y no por el centro. Es por eso que los conductores de gran dimensión son huecos, ya que sino desaprovecharían un montón de cobre innecesariamente ya que no cumple ninguna función. Con respecto a lo de los resitores y condensadores, es un tema muy amplio y existen curvas y fórmulas las cuales muestran el comportamiento de la resistencia con respecto a la frecuencia utilizada y la capacidad con respecto a la frecuencia. Estas fórmulas ahora no las tengo en mente, pero las podes encontrar en cualquier libro de electrónica general ( como puede ser el Malvino, Gray Mayer, Millman, etc )
Espero te haya sido de utilidad.
Jaula de FaradayDe Wikipedia, la enciclopedia libre
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Una Jaula de Faraday en el Deutsches Museum.
El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.
Entrada a una habitación de Faraday.
Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero.
Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en una emisora de Onda Media. Al rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si se sustituye el periódico con un papel de aluminio la radio deja de emitir sonidos: el aluminio es un conductor eléctrico y provoca el efecto jaula de Faraday.
Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como repetidores de radio, discos duros y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas
Contenido
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1 Funcionamiento 2 Demostración teórica 3 Método casero para crear una Jaula de Faraday 4 Soluciones con este método 5 Enlaces externos
[editar] Funcionamiento
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva).
[editar] Demostración teórica
Supongamos el conductor sin equilibrio electrostático. Suponiendo que la carga en el interior del conductor es nula, el potencial V en el interior del conductor cumple la ecuación de Laplace, siendo R la región ocupada por el interior del conductor:
Dado que el conductor está en equilibrio en su superficie no hay corrientes, de modo que el potencial en su superficie es constante:
En virtud del teorema de unicidad del potencial el potencial que cumple tales condiciones es único y puede verse que la solución es trivialmente:
El campo eléctrico en el interior vendrá dado por el gradiente del potencial:
De modo que el campo eléctrico en el interior del conductor es nulo.
[editar] Método casero para crear una Jaula de Faraday
Utilizar un mosquitero de alambre y elaborar un estilo de caja con ella. Luego colocar dentro de ella el objeto que hace interferencia.
[editar] Soluciones con este método
Evitar el ruido molesto de las interferencias entre el teléfono móvil y su altavoz. Dejar sin señal: (teléfonos móviles, módems, etc.) Evitar interferencias entre altavoces y una frecuencia de radio.
[editar] Enlaces externos
Faraday Cage Protects from 100,000 V :: Physikshow Uni Bonn (vídeo)
Ejemplo del fenómeno en un avión alcanzado por un rayo en Osaka (gif animado)
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Electricidad Electrostá
Objetivo Comprobar la imposibilidad de oír un transistor cuando se
introduce en un recinto metálico.
IntroducciónQueremos verificar el carácter electromagnético de las ondas de radio
Materiales Radio Caja de zapatos (cartón) Caja de galletas (metálica) Papel de envolver, servilletas, “Papel de aluminio” Malla metálica.
Realización práctica 1.- Se introduce la
radio encendida en una caja de zapatos y, aunque algo atenuada, se sigue oyendo perfectamente.
2.- A continuación se introduce de nuevo la radio encendida en la caja metálica percibiéndose sólo un zumbido pero no
Radio en la jaula
palabras audibles. 3.- Se repite la
experiencia envolviendo el aparato con papel o tela (continúa oyéndose) y con papel de aluminio (ocurre el mismo efecto que con la caja metálica).
4.- Repetimos la experiencia metiendo la radio en un cilindro de tela metálica (ocurre el mismo efecto que con la caja metálica y con el papel de aluminio).
Precauciones Hay que tener mucho cuidado y no mover la mesa para evitar
que el alfiler se vaya al fondo si utilizamos la segunda forma de hacer flotar la aguja. Si después de varios intentos no consigues que flote, unta el alfiler con un poco de aceite y entonces será más fácil.
Para que te salga bien tienes que alejarlo de los objetos de hierro, como las patas de las mesa.
Explicación científica
Radio sin envolver y envuelta en papel aluminio
Una “jaula de Faraday” es un recinto cerrado formado por cubiertas metálicas o por un enrejado de mallas apretadas que impide en el interior la influencia de los campos eléctricos exteriores.Al ser las ondas de radio ondas electromagnéticas no se pueden percibir en el interior de la “jaula”.
Curiosidades y otras cosasEl papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula de Faraday que impide que capte los campos electromagnéticos que transportan la señal
Bibliografía AAVV. Gran Enciclopedia Larousse. ¿Cómo funciona una jaula de Faraday?
Cómo funciona una jaula de Faraday? (PR-12)
adaptado de Yus, M. y Carreras C. "Experimentos caseros para un curso de física general" UNED,1993
M.A. GómezEl rincón de la Ciencia nº 11, Abril 2001
Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica, una superficie conductora que rodea un espacio hueco impidiendo las perturbaciones producidas por campos eléctricos externos. En esta experiencia vamos a ver de una forma muy sencilla el efecto de una jaula de Faraday.
Material que vas a necesitar:
Un receptor de radio a pilas Una hoja de papel de aluminio (el que se utiliza para envolver los
alimentos) Una hoja de papel de periódico
¿Cómo realizamos el experimento?
Con el receptor de radio vas a sintonizar una emisora que se oiga bien y potente. Envuelve el receptor en el papel de periódico y observa lo que ocurre. Verás que la radio sigue oyéndose normalmente.
Vuelve a realizar el experimento, pero ahora con el papel de aluminio. ¿Qué ocurre? Observa que en cuanto queda cubierta con el papel de aluminio el aparato de radio deja de sonar.
El papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula de Faraday que impide que capte los campos electromagnéticos que transportan la señal.
¿Por qué ocurre esto?
Por ahora vamos a dejar esta pregunta abierta para que la contesten nuestros lectores. En el próximo número publicaremos las mejores respuestas en nuestra sección
Preguntas y Respuestas RESPUESTAS
Puedes enviar la solución a nuestra dirección: ies.victoria.kent@centros5.pntic.mec.es
Explicacion Fisica de la jaula de Faraday, el generador de Van der graff y el electroscopio.
Jaula de Faraday
Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica , una superficie conductora
que rodea un espacio hueco, es decir un recinto cerrado formado por
cubiertas metálicas o por un enrejado de mallas apretadas que impide en el
interior la influencia o perturbaciones producidas por campos eléctricos
externos
El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el
interior de un conductor en equilibrio sea nulo, y por tanto se anulen todos
los efectos de los campos. Dicho efecto jaula se pone de manifiesto en
numerosas situaciones de la vida cotidiana. Por ejemplo, es el responsable
de que no funcionen bien los móviles en el interior de muchos ascensores, o
dentro de un edificio con estructura de rejilla de acero. Una “jaula de
Faraday” es un recinto cerrado formado por cubiertas metálicas o por un
enrejado de mallas apretadas que impide en el interior la influencia de los
campos eléctricos exteriores.
En otras palabras es un volumen cerrado diseñado para excluir campos
magnéticos, siendo usada como una aplicación de la ley de Gauss. La ley de
Gauss describe las distribuciones de carga en un volumen conductor, como
puede ser una esfera, un cilindro, un toroide, etc. Intuitivamente como las
cargas de un mismo signo se repelen, entonces éstas van a emigrar hacia la
superficie. Para demostrar esta aplicación, el físico Michael Faraday
construyó la famosa caja en 1836 para demostrar la ley de Gauss, siendo el
científico que describió los conceptos involucrados en las ecuaciones de
Maxwell. El postulado de Faraday sostiene que las cargas en un conductor,
sólo se sitúan en la superficie de éste, no teniendo influencia en el interior
del cuerpo. Para demostrar el postulado, construyó una habitación cubierta
con una capa de metal (que es conocida como la caja de Faraday),
permitiendo que descargas de alto voltaje desde un generador
electroestático incidieran en la parte de exterior de la habitación. En el
interior de la habitación se introdujo un electroscopio (que es un dispositivo
que sirve para medir la carga eléctrica), para mostrar que no había carga
eléctrica en el interior. efecto estipulado en el postulado de Faraday: " Toda
la electricidad va hacia la superficie libre de los cuerpos sin producirse
difusión en el interior".
Se sigue usando en electrónica y los técnicos la llaman "blindaje"La ley de
Faraday de la electrostática dice que: "El flujo de campo electrostático que
afravieza una superficie cerrada es proporcional a la carga neta que se
encuentra en el interior de dicha superficie."
La aplicación de esta caja, es usada para eliminar los efectos de los campos
eléctricos en los volúmenes, por ejemplo para proteger a los equipos
electrónicos de cortes de luz, así como de otras descargas electroestáticas.
Una caja de Faraday es conocida también como el escudo de Faraday,
terminología que se emplea para referirse para cualquier tipo de escudo
electroestático.
Generador de Van der graff
El generador de Van der Graff, GVG, es un aparato utilizado para crear
grandes voltajes. En realidad es un electróforo de funcionamiento continuo.
Se basa en los fenómenos de electrización por contacto y en la inducción de
carga. Este efecto es creado por un campo intenso y se asocia a la alta
densidad de carga en las puntas.
Funcionamiento
su funcionamiento se divide en 2 partes:
1. inferior (polarizacion)
2. superior (descarga)
Parte inferior:
Una correa transporta la carga eléctrica que se forma en la ionización del
aire por el efecto de las puntas del peine inferior y la deja en la parte
interna de la esfera superior. El rodillo inferior está fuertemente electrizado
(+), por el contacto y separación (no es un fenómeno de rozamiento) con la
superficie interna de la correa de caucho. Se electriza con un tipo de carga
que depende del material de que está hecho y del material de la correa
(escala triboelectrica).
El rodillo induce cargas eléctricas opuestas a las suyas en las puntas del
“peine” metálico.
El intenso campo eléctrico que se establece entre el rodillo y las puntas del
“peine” situadas a unos milímetros de la banda, ioniza el aire.
Los electrones del peine no abandonan el metal pero el fuerte campo
creado arranca electrones al aire convirtiéndolo en plasma.El aire ionizado
forma un plasma conductor -efecto Corona- y al ser repelido por las puntas
se convierte en viento electrico negativo El aire se vuelve conductor, los
electrones golpean otras moléculas, las ionizan, y son repelidas por las
puntas acabando por depositarse sobre la superficie externa de la correa .
Las cargas eléctricas negativas (moléculas de aire con carga negativa)
adheridas a la superficie externa de la correa se desplazan hacia arriba.
Frente a las puntas inferiores el proceso se repite y el suministro de carga
está garantizado.
La carga del rodillo inferior es muy intensa porque la carga que se forma al
rozar queda acumulada y no se retira, mientras que las cargas depositadas
en la cara externa de la correa se distribuyen en toda la superficie,
cubriéndola a medida que va pasando frente al rodillo. La densidad
superficial de carga en la correa es mucho menor que sobre el rodillo.Por la
cara interna de la correa van cargas opuestas a las del cilindro, pero estas
no intervienen en los procesos de carga de la esfera.
Recuerda que la correa no es conductora y la carga depositada sobre ella no
se mueve sobre su superficie.
Parte superior
Supongamos que nuestro generador tiene un rodillo de teflón que se carga
negativamente por contacto con la correa. Este rodillo repele los electrones
que llegan por la cara externa de la correa. El peine situado a unos
milímetros frente a la correa tiene un campo eléctrico inducido por la carga
del cilindro y de valor intenso por efecto de las puntas. Las puntas del peine
se vuelven positivas y las cargas negativas se van hacia el interior de la
esfera.
Un generador de Van der Graff no funciona en el vacío.La eficacia depende
de los materiales de los rodillos y de la correa.El generador puede lograr
una carga más alta de la esfera si el rodillo superior se carga negativamente
e induce en el peine cargas positivas que crean un fuerte campo frente a él
y contribuyen a que las cargas negativas se vayan hacia la parte interna de
la esfera.
El campo creado en el “peine” por efecto de las puntas ioniza el aire y lo
transforma en plasma con electrones libres chocando con moléculas de aire.
Las partículas de aire cargadas positivamente se alejan de las puntas
(viento eléctrico positivo). Las cargas positivas neutralizan la carga de la
correa al chocar con ella. La correa da la vuelta por arriba y baja
descargada.El efecto es que las partículas de aire cargadas negativamente
se van al peine y le ceden el electrón que pasa al interior de la esfera
metálica de la cúpula que adquiere carga negativa.
Por el efecto Faraday (que explica el por qué se carga tan bien una esfera
hueca) toda la carga pasa a la esfera y se repele situándose en la cara
externa. Gracias a esto la esfera sigue cargándose hasta adquirir un gran
potencial y la carga pasa del peine al interior.
Principios en que se basa el GVG
Electrización por frotamiento -triboelectricidad-
Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando
se transfiere carga a una esfera tocando en su interior, toda la carga
pasa a la esfera porque las cargas de igual signo sobre la esfera se
repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismo si
tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en
su cara exterior con un objeto cargado. De esta manera no pasa toda
la carga.
Inducción de carga(efecto de puntas): ionización
Electroscopio
Un electroscopio es un instrumento antiguo utilizado para detectar
carga y medir potencial eléctrico, que posee un cuerpo. Clásicamente
el electroscopio se construyó a partir de dos placas muy delgadas de
material conductor unidas entre sí. Si la parte superior se pone en
contacto ( también es posible cargar un electroscopio por inducción)
con un conductor cargado, las delgadas hojas de metal (laminas de
oro o aluminio) adquirirán el mismo potencial que el conductor. La
carga en las hojas será proporcional a la diferencia de potencial entre
ellas y la caja. La fuerza de repulsión que existirá entre las hojas,
debido a sus cargas idénticas, puede medirse observando el valor de
la desviación de una escala, siendo su divergencia una medida de la
cantidad de carga que han recibido. Para lograr la deflexión de estas
placas se necesita una cantidad apreciable de carga así como un
rodamiento eficaz entre las placas. Estas condiciones no siempre son
fáciles de solventar por lo que motivó una nueva manera de estimar
esas cargas mediante el empleo de dispositivos electrónicos muy
sensibles.
JAULA DE FARADAY-
-El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el
interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos.
Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético
externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que
va el campo electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto
que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero
opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro
del conductor será igual a 0. Entrada a una
habitación de Faraday.
Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal
funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con
estructura de rejilla de acero.
Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en una emisora de Onda Media.
Al rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si se
sustituye el periódico con un papel de aluminio la radio deja de emitir sonidos: el aluminio
es un conductor eléctrico y provoca el efecto jaula de Faraday.
Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en
aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como repetidores de
radio, discos duros y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las
perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas-
Funcionamiento
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en
equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo
eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los
electrones, sin embargo, que en un metal son libres, se mueven en sentido contrario al
campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja
(en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa,
mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva).
-Metodo Casero para Crear una Jaula de Faraday-
Metodo: Utilizar un mosquitero de alambre y elaborar un estilo de caja con ella. Luego
colocar dentro de ella el objeto que hace interferencia.
-Soluciones con este Metodo-
Evitar el ruido molesto de las interferencias entre el teléfono móvil y su altavoz.
Dejar sin señal: (Celulares, Modems, Etc)
Evitar interferencias entre altavoces y una frecuencia de radio.
-Fuente:Wikipedia-Investigacion-Edicion:MERCEDES G SIMONIN-(EL CONTENIDO U OPINION DE LA FUENTE NO COINCIDE OBLIGATORIAMENTE CON LA DE FILEALIEN-
46) -CORREO ELECTRONICO:arnold462009@hotmail.com
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