Qu’est-ce qu’une cage de Faraday et comment fonctionne-t-elle ?

Nous ne pouvons le nier, l’électricité est une source d’énergie qui nous est désormais indispensable. Si c’est particulièrement utile, c’est également dangereux. Heureusement, il existe de nombreux dispositifs pour nous protéger des dangers et des problèmes liés à l’électricité, et parmi eux, nous pouvons citer la cage de Faraday.

Un dispositif qui permet d’éviter les interférences électromagnétiques

Même les appareils électroniques conçus par les meilleures entreprises au monde peuvent être sensibles aux champs électriques et électromagnétiques. De telles perturbations affectent considérablement leur fonctionnalité et leur efficacité, et il est ainsi nécessaire de les protéger, notamment avec ce que l’on appelle une cage de Faraday. Étant donné sa fonctionnalité, une cage de Faraday peut ainsi être définie comme étant une enceinte métallique qui empêche l’entrée ou la sortie d’un champ électromagnétique. Cela signifie qu’elle n’empêche pas seulement d’abîmer les appareils, mais protège également les utilisateurs de l’énergie électromagnétique rayonnée par les composants internes.

Pour comprendre comment une cage de Faraday fonctionne, il faut savoir que lorsqu’un champ électromagnétique frappe quelque chose qui peut conduire l’électricité, les charges restent à l’extérieur du conducteur et n’affectent donc pas ce qu’il y a plutôt à l’intérieur. Autrement dit, cela signifie qu’une cage constituée d’un matériau pouvant conduire l’électricité empêchera le passage de certains rayonnements électromagnétiques en provoquant une redistribution des charges électriques à l’intérieur du matériau conducteur de l’enceinte.

Quant à savoir qui a inventé la cage de Faraday, on attribue cela au scientifique britannique Michael Faraday, qui est également connu pour avoir formulé la loi d’induction de Faraday. En 1836, Faraday a découvert que l’excès de charge sur un conducteur ne résidait que sur sa surface extérieure et n’avait aucune influence sur ce qu’il y a à l’intérieur. Pour démontrer ce fait, il a construit une pièce recouverte d’une feuille de métal et l’a soumise à des décharges de haute tension. Il a utilisé un électroscope pour montrer qu’il n’y avait aucune charge électrique présente à l’intérieur des murs de la pièce. Notons que si la fameuse cage porte effectivement le nom de Faraday, il s’est lui-même inspiré des expériences de Benjamin Franklin, a rapporté Interesting Engineering.

De nombreuses applications dans notre quotidien

Sans que l’on s’en rende réellement compte, il existe de nombreuses applications de la cage de Faraday dans notre vie quotidienne. L’exemple le plus courant étant les micro-ondes. La coque métallique de votre four à micro-ondes agit comme une cage de Faraday et empêche les ondes à l’intérieur du four de fuir dans l’environnement. Nous pouvons également citer comme exemple les équipements de protection pour électriciens. Ces combinaisons sont également des cages de Faraday. Elles sont conçues pour protéger les travailleurs contre l’électrocution lorsqu’ils travaillent à proximité de lignes électriques à haute tension.

Dans le milieu médical, les scanners d’imagerie par résonance magnétique (IRM) utilisent également des cages de Faraday pour empêcher les signaux radio d’entrer dans la pièce et d’interférer avec l’équipement. Enfin, il faut savoir que les voitures – mais aussi les avions – peuvent agir comme des cages de Faraday si elles sont frappées par la foudre, a rapporté Live Science. En plus du fait que l’extérieur de la voiture peut conduire l’électricité, les pneus en caoutchouc de la voiture permettent à l’électricité de la foudre de passer dans le sol, supprimant la charge de la voiture. Cependant, la voiture n’est pas le meilleur exemple de cage de Faraday, car elle ne protège pas complètement l’intérieur de la voiture.

Par Gabrielle Andriamanjatoson, le 16 janvier 2022