A lei da indução electromagnética é o que fundamenta o funcionamento do microfone e do altifalante de indução.

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Clara Ferrão Fontes
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2 Índice Introdução Indução electromagnética Força electromotriz Microfone e Altifalante Finalidades do microfone e do altifalante de indução Funcionalidade de ambos Tipos de microfones Conclusão Bibliografia Introdução O microfone e o altifalante são dispositivos que permitem comunicar a curtas distâncias, sendo hoje indispensáveis na nossa vida quotidiana. Mas afinal como realmente funcionam? Como são constituídos? Vamos esclarecer as suas finalidades, o seu funcionamento, a sua constituição, explicar o fenómeno da indução electromagnética, uma vez que esta é a chave para a existência e funcionamento destes, e de uma forma breve, mostrar que existem vários tipos de microfones e as diferenças entre eles, consoante a sua constituição e a como captam sinais. Indução electromagnética A lei da indução electromagnética é o que fundamenta o funcionamento do microfone e do altifalante de indução. A indução electromagnética consiste na produção de corrente eléctrica num circuito fechado, quando nele ocorre uma variação de fluxo magnético, que atravessa a superfície definida pelos condutores. Isto acontece quando o fluxo do campo magnético, que atravessa uma superfície limitada por uma espira condutora, varia no tempo, induzindo uma corrente eléctrica na espira que se designa por corrente induzida. O fluxo magnético junto de um circuito varia quando: Se move um íman perto do circuito, provocando uma variação no campo magnético; Se move o circuito perto do íman; O circuito é deformado; Um campo magnético variável gera uma corrente eléctrica, à qual está associado um campo eléctrico, gerado não só por cargas eléctricas, mas também por campos magnéticos variáveis. Michael Faraday Faraday, baseando-se no trabalho de Oersted, descobriu o efeito contrário ao que este desvendou, dando assim origem à lei da indução electromagnética. O sentido e a intensidade da corrente eléctrica induzida Página 1

Mas afinal como realmente funcionam? Como são constituídos?

3 estão relacionados com a variação do fluxo magnético que atravessa a superfície delimitada pela espira. O sentido da corrente depende do sentido do movimento do íman, ou do circuito. A intensidade depende da rapidez com que o movimento se dá, ou seja, a intensidade aumenta ou diminui conforme a rapidez da variação do fluxo magnético. Força electromotriz Esta força consiste na diferença de potencial presente no circuito, e está intimamente dependente do fluxo magnético, visto que é a variação deste que permite a existência da força electromotriz induzida (ε i ). A força electromotriz induzida é produzida pela: Variação do campo magnético Que pode dever-se a Variações de campos eléctricos Variações de movimento de um íman ou do próprio campo magnético Finalidades do Microfone e do Altifalante de indução: O microfone e o altifalante utilizam-se para comunicações a curtas distâncias através do som. Um microfone é um dispositivo que converte um sinal sonoro num sinal eléctrico que permite gravar o sinal e reproduzi-lo. Os altifalantes servem para converter sinais eléctricos nos sons originais para que sejam ouvidos pelo receptor. O microfone converte o som (que corresponde a uma variação de pressão acústica) numa variação de corrente eléctrica (ou potencial eléctrico). Quanto maior for o valor de pressão acústica, maior será a tensão eléctrica no cabo do microfone. Como o sinal eléctrico do microfone costuma ter uma amplitude muito baixa, é necessário amplificá-lo, aumentando a tensão eléctrica. Para isso, utiliza-se um amplificador. O altifalante é também um dispositivo transdutor, tal como o microfone. O processo é o mesmo que o do microfone mas inverso, na entrada do altifalante apresenta-se uma variação de tensão eléctrica que este converte em variações de pressão acústica na sua saída. Página 2

Força electromotriz Esta força consiste na diferença de potencial presente no circuito, e está intimamente dependente do fluxo magnético, visto que é a variação deste que permite a existência da

4 Funcionamento de ambos: O funcionamento do microfone e do altifalante baseia-se na indução electromagnética. O microfone e o altifalante são ambos constituídos por uma membrana, que também é chamada de diafragma, uma bobina e um íman, contudo, funcionam de forma inversa: O microfone converte um sinal sonoro num sinal eléctrico. O altifalante converte um sinal eléctrico num sinal sonoro. Funcionamento do microfone: Quando a onda sonora atinge a membrana, faz com que esta oscile, devido às variações de pressão provocadas pela onda. Como a membrana está ligada à bobina, esta passa a oscilar com a mesma frequência, ou seja, a frequência do movimento da bobina é igual à da onda sonora. Enquanto a bobina oscila, o fluxo magnético do campo criado pelo íman altera-se, induzindo uma força electromotriz que dá origem a corrente eléctrica na bobina. Nesta corrente alternada mantêm-se as mesmas características de frequência e de intensidade do som original. Página 3

num sinal eléctrico. O altifalante converte um sinal eléctrico num sinal sonoro.

5 Funcionamento do altifalante: Quando a corrente eléctrica passa na bobina, altera-se de acordo com os sinais eléctricos recebidos (provenientes, por exemplo, da conversão de um sinal sonoro em sinal eléctrico de um microfone). Esta alteração dá origem a um campo magnético variável. Quando este interage com o campo magnético criado pelo íman, provoca na bobina um movimento oscilatório. Uma vez que a bobina está ligada a uma membrana, esta passa a vibrar com a mesma frequência e intensidade, reproduzindo o som original. Tipos de microfones Os microfones podem diferenciar-se de duas formas: A sua constituição Dinâmicos tipo de microfone mais comum e utilizado. Os microfones do tipo dinâmico consistem num diafragma que se encontra encaixado a uma bobina de alumínio e esta está imersa num forte campo magnético. Quando o som atinge o diafragma, este move-se para dentro e para fora o que irá resultar no movimento da bobina, esta, por sua vez, ao movimentar-se dentro do campo magnético, vai criar uma corrente nos terminais da bobina que está ligado à condição de pressão do ar no diafragma. Capacitivos bastante sensíveis, utilizados principalmente em gravações profissionais, devido à sua alta sensibilidade. O condensador é um microfone que necessita de energia eléctrica, que normalmente lhe é fornecida por uma fonte anexa ao microfone. Entre a placa e o diafragma é mantida uma carga eléctrica polarizada, para que quando o diafragma se move sob a influência das ondas sonoras, a corrente entre ele e a placa varie da mesma forma. Página 4

Uma vez que a bobina está ligada a uma membrana, esta passa a vibrar com a mesma frequência e intensidade, reproduzindo o som original.

6 Carvão A vibração do diafragma provocada pelo som incidente comprime ou expande a massa de carvão (faz variar a densidade das partículas), e estas por sua vez vão variar a resistência eléctrica, variando assim a corrente. Cristal Estes microfones funcionam com efeito piezoelétrico. A sua construção costuma geralmente ser com cristais, cerâmicas e polímeros especiais. Quando se fornece pressão a estes materiais, elas deformam-se, oferecendo sobre eles mesmos uma tensão eléctrica. O diafragma está ligado a um cristal piezoeléctrico, de tal forma que o seu movimento origina tensões neste e, dadas as características piezoeléctricas, essas tensões originam cargas A forma de captação de sinais Omnidireccionais - Estes microfones têm capacidade de captar sons em todas as direcções, com a mesma intensidade. O padrão omnidireccional é obtido restringindo a entrada do som no microfone a um único ponto na frente do diafragma, não importando a direcção em que o som incide, garantindo que o microfone responde de igual forma a sons vindos de várias direcções. Em frequências muito altas há uma tendência a uma captação maior pela frente, mas na maioria das aplicações, a direcção não é relevante. Bidireccional - Este tipo de microfone é mais direccional, pois possui menor sensibilidade a sons vindos das laterais traseiras. Pode ser muito útil se o caminho por trás for levemente alterado, podendo variar-se o ângulo no qual a captação sonora é mínima. Unidireccional Tem uma maior sensibilidade no seu eixo central, e menor sensibilidade na sua parte traseira, captando por isso, mais efectivamente os sons frontais. Um microfone unidireccional possui um alcance maior do que um omnidireccional, devido ao seu padrão de captação voltado para a frente, possuindo uma grande capacidade de captar sons vindos na direcção do seu eixo. Página 5

Quando se fornece pressão a estes materiais, elas deformam-se, oferecendo sobre eles mesmos uma tensão eléctrica.

7 Conclusão Concluímos que a lei da indução electromagnética enunciada por Faraday, que parecia simplesmente ser uma relação entre a electricidade e o magnetismo, é o que permite a existência de dispositivos como o microfone e o altifalante, uma vez que o seu funcionamento baseia-se na lei de Faraday. O funcionamento destes baseia-se na conversão do sinal sonoro em eléctrico, no caso do microfone, e o inverso, a conversão de sinal eléctrico em sonoro, no caso do altifalante. Concluímos também que existem vários tipos de microfone, conforme a forma como fazem a conversão do sinal sonoro para sinal eléctrico, e conforme os materiais que os constituem. Bibliografia Livros : Internet: Bodanis David, O universo eléctrico Guillen Michael, Cinco equações que mudaram o mundo Caldeira Helena, Bello Adelaide, Ontem e hoje física 11, Porto Editora Arieiro Maria, Corrêa Carlos, Basto Fernando, Almeida Noémia, Preparação para o Exame Nacional 2007 Física e Química A, Porto Editora. m.ht Página 6

O funcionamento destes baseia-se na conversão do sinal sonoro em eléctrico, no caso do microfone, e o inverso, a conversão de sinal eléctrico em sonoro, no caso do altifalante.

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