La jaula de Faraday se sabe que bloquea los campos eléctricos estáticos y no estáticos. El mecanismo de bloqueo depende de si el campo eléctrico es estático o no estático (campo EM). Supongo que tu pregunta se refiere a cómo funciona la jaula en el caso no electrostático.
En el caso de EM (campo cambiante en el tiempo), podrían darse dos situaciones. El primero es una descarga eléctrica en la que la corriente fluye de un electrodo distante a la jaula. El segundo es una onda EM con alta potencia propagándose hacia la jaula generando su corriente localmente dentro del conductor. Explicaré cómo funciona la jaula para ambos casos.
Con respecto al primer caso, se puede describir matemáticamente mediante la ecuación de continuidad de carga (ecuación 3 en este enlace ). Esta ecuación relaciona básicamente la corriente que circula por un conductor con la carga que se acumula en él.
Lo que ocurre en el primer caso es que la corriente externa (que son cargas en movimiento) procedente del electrodo se acumula en el punto en el que (la chispa o la serpentina) choca contra la jaula. Como la jaula es un conductor, la ecuación de continuidad de carga nos dice que la acumulación local de carga donde la chispa golpeó la jaula hará que la corriente fluya dentro del conductor para eliminar esa acumulación. El tiempo característico necesario para eliminar la acumulación se denomina tiempo de relajación. Se puede deducir de la ecuación de continuidad de la carga. Para la derivación echa un vistazo a las páginas 57-59 de este libro. documento . Creo que está sacado de un libro llamado Elementos de Electromagnetismo capítulo 5.
Si el conductor está hecho de un material con conductividad infinita, el tiempo de relajación es cero. Eso significa que la corriente seguirá fluyendo por la jaula sin ningún problema y que el campo eléctrico en el conductor es SIEMPRE cero. En otras palabras, el punto de vista electrostático se mantiene incluso para el caso no electrostático si la conductividad es infinita. Esto es una consecuencia directa de la ecuación de continuidad de la carga. Para casos de conductividad no infinita, el campo eléctrico dentro del conductor sobrevivirá dentro del conductor con una escala de tiempo relacionada directamente con el tiempo de relajación de ese conductor. Espero que ahora esté claro con respecto al primer caso.
El segundo caso está relacionado con las ondas EM, en las que generan sus corrientes localmente dentro del conductor, ahí es donde entra en juego el efecto piel. Una onda EM penetra en un conductor el Efecto piel ocurre. En general, las ondas EM cuando penetran en un conductor se atenúan hasta que sus campos se hacen casi nulos. Una profundidad de penetración característica se denomina profundidad de piel. La profundidad de piel es la distancia que tarda una onda EM en atenuarse hasta cierto valor. Esta profundidad de piel depende de muchos factores como la conductividad y la frecuencia, la siguiente figura tomada de Wikipedia muestra la profundidad de piel de diferentes materiales para diferentes frecuencias:
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Para que la jaula proteja de las ondas EM, su espesor debe ser mayor que los múltiplos de la profundidad de la piel en la frecuencia de interés.
Así que, brevemente con respecto al segundo escenario, la profundidad de la piel se vuelve relevante cuando hablamos de blindaje contra ondas electromagnéticas en lugar de corriente de descarga.
La primera y la segunda hipótesis se pueden juntar en el espectro de frecuencias, la primera describe por qué la jaula protege de la corriente en bajas frecuencias mientras que la segunda describe por qué protege tanto de la corriente como de la radiación en altas frecuencias.
Creo que la jaula de la foto muestra el escenario 1. Se pueden ver claramente los electrodos distantes y el punto en el que la chispa golpea la jaula
Espero haber respondido a su pregunta
