De faradese bus

Veel verwarring deze week en wat zo erg is: de verwarring ontstond pas op het laatst, toen aan ontwarring niet meer viel te beginnen. De lezer wordt zeker opgescheept met meer raadsels dan strict noodzakelijk was.

Het is maar het beste eerlijk te vertellen hoe het kwam. Al lang sluimert in het dossier een zelfopgelegde opdracht om `eens iets te doen' aan de kooi van Faraday, die de meeste mensen kennen als een soort omgeving waar de transistorradio niet spelen wil. De zelftaak ontstond kort nadat het besluit was gevallen de geheel obsoleet geworden geluidbandjes van de Sony-recorder, vol geluiden van geheel obsoleet geworden tijdgenoten, maar voor goed op te bergen in een blikken beschuitbus. Daarin bleken ze precies te passen en de goed sluitende ijzeren omhulling zou ze voor eeuwig beschermen tegen gevaarlijke magnetische velden, was de gedachte. Immers: kooi van Faraday. Binnen zo'n kooi bestaat geen magnetisch veld. Het gaf een prettig gevoel.

Maar op een kwade dag viel de blik op een artikel waarin en passant werd meegedeeld dat de kooi van Faraday juist elektrische velden buitensluit. 't Zal wel een beschouwing zijn geweest over het gebruik van draagbare telefoons in de trein of in kantoren van gewapend beton. Of over de hinder die de mobiele beller ondervindt van tunnels en stalen bruggen.

Niet het magnetische veld maar het elektrische veld. Of allebei? De Winkler Prins houdt ook al een slag om de arm: de kooi bewerkstelligt `elektrostatische en (elektro)magnetische afscherming' zegt die, fijntjes in het midden latend wat-ie met de haakjes bedoelt. Een oud fysica-boekje, waar Faraday's kooi nog een zgn. Faraday-bus heet, brengt alleen het elektrische veld ter sprake. Brengt men in die bus een geladen lichaam dan ontstaat een even grote lading aan de buitenkant van de bus, schreef professor Prins. Dat is natuurlijk wel het laatste wat je met een Faraday-bus doet: daarin een geladen lichaam brengen en zien dat er wèl een veld ontstaat.

Terwijl het sowieso al niet meevalt een goed overzicht te krijgen van de samenhang en verschillen tussen elektrische en magnetische velden. Elektrische velden ontstaan rond een ballon als die met een wollen trui wordt opgewreven en rond een hoofd voorzien van veel droog, vetloos haar als dat wordt geborsteld. Magnetische velden vindt men rond een magneet en rond spoelen waar een elektrische stroom door loopt. En rond de aarde. Verder is het zo dat een stilstaande elektrische lading van een magneetveld geen kracht ondervindt, maar een bewegende lading wel. En dat in een spoel die in een wisselend magnetisch veld wordt gebracht een stroom gaat lopen. En dat een elektrische lading die versnelt elektromagnetische straling uitzendt die zich voortplant met de snelheid van het licht. Ja, dat licht zelf een vorm van elektromagnetische straling is.

Het waren begaafde onderzoekers als Faraday, Maxwell en Hertz die er al in de negentiende eeuw orde in schepten maar wie hun inzichten niet dagelijks gebruikt kan niet zo gauw met de velden en golven uit de voeten. Daarom viel het besluit de kwestie maar te laten rusten totdat er een aanleiding was. Die kwam toen in het hier eerder besproken vraag-en-antwoord boekje `Mad about physics' van Jargodzki en Potter de vraag werd gesteld of een kooi die zijn inhoud beschermt tegen een uitwendig elektrisch veld ook helpt tegen een invallende elektromagnetische golf. Het antwoord was: jazeker want zonder zijn magnetische component komt de elektromagnetische golf niet vooruit. De voorwaarde is wel dat de mazen in het gaas van de kooi van Faraday kleiner zijn dan de golflengte van de opvallend straling en dat het gaas dikker is dan de `electrogmagnetic skin depth'.

De goede verstaander begrijpt dat ook J.& P. aannemen dat de kooi geen magnetische velden tegenhoudt. Op internet, dat gul reageert op de zoekterm `faraday cage', was anderzijds tamelijk technische literatuur te vinden die meende van wel. Tegelijk werd bevestigd dat de grootte van de mazen bepalend was voor de lengte van EM-golven die werden doorgelaten.

Het leek maar het beste eenvoudig de proef op de som te nemen. Volièregaas dat blijkens de internet-plaatjes het aangewezen materiaal is om een faradese kooi te bouwen was helaas niet beschikbaar. Anderzijds stond een enorme Ringers cacao-bus ter beschikking waarin wel een heel huisdier viel te huisvesten. De bus sloot waterdicht en was dus om zo te zeggen een kooi zonder mazen. Een kleine moeite er een spelend radiootje in te laten zakken en groot was de verrassing toen dat in de diepte kalm doorspeelde. Niks afscherming. Het was net de tijd dat het nieuws begon en je kon horen dat het over Miloševic ging.

Moeilijk te zeggen of de verwarring daarna groter of kleiner werd. Want de getoonde Hema-wereldontvanger is uitgerust met zowel middengolf, lange golf, korte golf als FM en Miloševic zat toevallig op de middengolf. De uitzendingen op de andere banden werden wèl bijna volledig onderdrukt, dus het Ringersblik vertoonde een frequentiegevoeligheid zonder dat er überhaupt sprake was van mazen of gaten. Maar toen het toestel daarna in aluminiumfolie werd gewikkeld, dat helemaal niet zó precies sloot, viel ook de middengolf weg.

Daarna werd het tijd voor het onderzoek naar het magnetische veld pur sang. Ook het afgebeelde gevoelige en nauwkeurige Finse peilkompas ging in de Ringersbus en wees daar nog feilloos het noorden aan. Maar binnen het soepblik van het plaatje raakte hij totaal van slag. Wat het alu-folie aanrichtte was natuurlijk niet te zien. Het gevoel zegt: er is iets met die elektromagnetische huiddiepte. Maar wat?