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C'est une enceinte ou cage métallique qui permet d'isoler une portion d'espace contre l'influence des champs électriques extérieurs. À l'intérieur de la cage, le champ électrique est nul, même si des charges sont placées à l'extérieur ou si la cage est reliée à un générateur électrostatique.
Une voiturevoiture à carrosserie métallique est une cage de Faraday qui protège ses occupants contre les dangers d'électrocution provenant d'un contact extérieur ou d'une décharge atmosphérique (foudre).
Inversement si on introduit des charges à l'intérieur d'une cage de Faraday mise à la terre, le champ électrique à l'extérieur n'en sera pas perturbé.
Inconvénient : les ondes radio (électro-magnétiques) ne traversent pas les cages de Faraday, ce qui empêche de faire fonctionner correctement, à l'intérieur d'une automobile, des récepteurs ou des émetteurs (auto-radios, téléphones portables). On utilise alors une antenne de toit.
Principe physique de la cage de Faraday
La cage de Faraday fonctionne sur le principe de la redistribution des charges électriques. Lorsqu'un champ électrique externe est appliqué sur une cage conductrice, les charges électriques libres à la surface de la cage se réarrangent de manière à annuler le champ électrique à l'intérieur. Cette disposition crée ce qu'on appelle un écran électrostatiqueélectrostatique.
Applications pratiques et implications technologiques
Les applications des cages de Faraday sont diverses et jouent un rôle crucial dans la protection contre les interférences électromagnétiques (EMI). Par exemple, les salles équipées de cages de Faraday sont utilisées pour des tests de sensibilité des dispositifs électroniques aux interférences extérieures. De plus, ces cages trouvent des applications dans la sécurisation des données en prévenant les écoutes clandestines via des dispositifs électroniques.
En outre, les bâtiments équipés de paratonnerresparatonnerres sont souvent conçus de manière à fonctionner comme des cages de Faraday, protégeant ainsi tout ce qui se trouve à l'intérieur des effets directs et indirects des frappes de foudrefoudre.
Limitations et considérations de conception
Pendant la conception et l'utilisation des cages de Faraday, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour assurer l'efficacité. Pour commencer, la taille et la forme des ouvertures de la cage peuvent influencer considérablement son efficacité. Des ouvertures trop grandes peuvent permettre aux champs électriques de pénétrer, réduisant ainsi l'efficacité de l'isolationisolation.
De plus, le matériau utilisé pour la constructionconstruction de la cage doit être un bon conducteur électrique; les métauxmétaux comme l'aluminiumaluminium ou le cuivrecuivre sont souvent utilisés en raison de leur haute conductivitéconductivité.
Des informations scientifiques supplémentaires sur le principe et les applications de la Cage de Faraday sont disponibles sur des plateformes académiques comme ArxivArxiv. Des études approfondies et des discussions sur les aspects physiquesphysiques et techniques de la Cage de Faraday y sont souvent publiées, permettant de mieux comprendre ce phénomène. Vous pouvez consulter cet article pour une analyse technique détaillée de la Cage de Faraday.
