Isso também funciona de outra maneira: as ondas eletromagnéticas que chegam serão canceladas pelas cargas em movimento na gaiola de Faraday. Seu telefone não saberá que está recebendo uma mensagem de texto ou chamada.
Vamos nos concentrar por um minuto no motivo pelo qual os materiais da gaiola são importantes. Uma gaiola de Faraday é feita de um condutor elétrico, metais como cobre, alumínio e aço. Em um material condutor, os átomos são capazes de compartilhar um de seus elétrons com átomos vizinhos. Isso significa que um elétron está quase sempre livre para se mover de um átomo para outro. Esse não é o caso de um isolante, um material como madeira, plástico ou vidro. Para um isolante, esses elétrons ficam presos aos seus átomos originais e não podem se mover.
Como os condutores podem permitir que as cargas se movam, algumas coisas interessantes podem acontecer. Ou seja, quando um campo elétrico encontra um material condutor, ele moverá cargas de modo que o campo elétrico resultante seja zero.
Aqui está um experimento mental: imagine que eu tenho uma esfera feita de um metal condutor e adiciono alguns elétrons extras. (Essas cargas extras podem vir de qualquer lugar, mas o exemplo mais comum na vida real é o de uma interação eletrostática, como o que acontece quando você esfrega um balão no cabelo: os elétrons se movem do cabelo para o balão. Essa interação também é o que dá você fica chocado ao tirar as meias do secador, o que faz seu cabelo ficar em pé no inverno, o que faz uma máscara N95 funcionar e o que faz um frasco de Leyden brilhar.)
Digamos que eu adicione 100 elétrons à minha esfera tocando-a em algumas meias eletricamente carregadas direto da secadora. Todos esses elétrons criam campos elétricos que empurram os outros elétrons. Como resultado, todos eles são separados e acabam na superfície da esfera. (Eles não podem simplesmente pular da esfera.) Seria assim:
Vídeo: Rhett Allain
Mas aqui está a parte muito importante: agora estes eletrões estão dispostos na superfície da esfera de tal forma que o campo elétrico total em qualquer ponto dentro da esfera é zero. (Isto tem ser zero. Se o campo não fosse zero, ele empurraria os elétrons livres e qualquer carga que pudesse se mover seria mova-se em direção à superfície da esfera.) Com um campo elétrico zero, você não pode mais ter uma onda eletromagnética. A esfera agora é uma gaiola de Faraday.
E quanto ao campo magnético – isso também é cancelado? Não da mesma forma que o campo elétrico. O problema é que não existe carga magnética. Isso significa que você não pode separar as cargas magnéticas para cancelar o campo magnético dentro do condutor. Mas não se preocupe, lembre-se que uma onda eletromagnética precisa tanto de um campo elétrico variável e um campo magnético variável. Se você cancelar o campo elétrico, não terá onda eletromagnética.
Gaiolas de Faraday reais
Uma gaiola de Faraday não precisa ser uma esfera. Pode ter praticamente qualquer formato com um interior oco. (Como as cargas acabam na superfície da forma, não importa se ela é oca.) Mas, na prática, você não pode simplesmente cobrir o telefone com qualquer condutor elétrico e espere que ele atue como uma gaiola de Faraday. Existem dois fatores que também são importantes: a espessura do material e a sua solidez. Vamos começar com a espessura.
Um parâmetro de uma gaiola de Faraday é a “profundidade da pele”. Esta é uma forma de calcular a espessura mínima de um material para que ele possa efetivamente cancelar as ondas EM. A profundidade da pele depende da resistividade do material (quão difícil é para os elétrons se moverem), da frequência da onda EM e também das propriedades magnéticas do material. Isso significa que para comprimentos de onda mais longos (como ondas de rádio), você precisaria de um material mais espesso em sua gaiola.
