Faradayscher Käfig

Der faradaysche Käfig ist Name und Metapher für einen Effekt in der Elektritzität.

Man nehme einen elektrischen Leiter und verdicke ihn. Anschließend erzeuge man in der Verdickung ein Loch. Für das nicht leitende Loch gilt, dass alle elektrischen Effekte, wie

• elektrischer Strom
• elektromagnetische Wellen

im Loch unabhängig von solchen Effekten außerhalb des Lochs und auch unabhängig von solchen Effekten im Leiter auftreten.

Die vollständige Ummantelung durch einen Leiter kann auch durch ein Netz von Leitern angenähert werden, wenn der Leitfähigkeitsunterschied zwischen Leiter und Nichtleiter genügend groß ist.

Das bedeutet:

• Schlägt ein Blitz vor einem Auto ein, so trifft es nicht die Insassen des Autos.
• Schlägt ein Blitz in ein Auto ein, so trifft es nicht die Insassen des Autos.
• Wird ein Blitz innerhalb einer Kugel aus Draht erzeugt, so trifft es nicht die Zuschauer.

Anschaulich läßt sich der Grund für diesen Effekt folgendermassen erklären:

• Elektrische Effekte breiten sich bevorzugt in Leitern aus, da dort der Widerstand wesentlich kleiner ist.
• Bei einem geschlossenen räumlichen Gebilde (Kugel, Quader) ist die Ausenhaut stets größer als die Innenhaut. Da sich elektrische Ladungen abstossen, sammeln sie sich an solchen Stellen an, an denen sie den größten Abstand zueinander haben, und das ist die äußere Schicht des Faraday-Käfigs.