MICROFONE E ALTIFALANTE

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1 MICROFONE E ALTIFALANTE Um microfone é um transdutor que transforma energia mecânica (onda sonora) em energia elétrica (sinal elétrico de corrente alternada). O altifalante é um transdutor que transforma energia elétrica (sinal elétrico de corrente alternada) em energia mecânica (onda sonora). Ambos funcionam com base em fenómenos eletromagnéticos porque criam campos elétricos e magnéticos. NOÇÃO DE CAMPO Em Física, a noção de campo está associada a uma região do espaço onde o valor de uma determinada grandeza está bem definido em cada ponto dessa região. CAMPO GRAVÍTICO G O campo gravítico, G, é um campo vetorial, dado que é necessário definir um vetor em cada ponto. O campo gravítico define-se como a força gravítica por unidade de massa, em cada ponto de uma dada região. Um campo gravítico é criado por uma massa, m (massa criadora) e quanto maior for essa massa maior será esse campo (ver figura). G m

2 O vetor campo gravítico, em cada ponto, tem direção radial e sentido centrípeto a massa criadora do campo. A unidade SI de campo gravítico é o newton por quilograma, N/kg. Os campos vetoriais podem ser representados, por exemplo, por linhas de campo que ajudem a visualizar o campo em cada ponto. m CAMPO ELÉTRICO E Define-se como a força elétrica por unidade de carga, em cada ponto do espaço de uma dada região. Quando uma carga elétrica, q, se encontra sob a influência de um campo elétrico, E, sofre a ação de uma força elétrica, F e, dada pela expressão: qe N F e C N/C A unidade SI de campo elétrico é o volt por metro, V m -1, ou newton por Coulomb, N C -1. Um campo elétrico pode ser criado por uma carga elétrica positiva ou negativa e é tanto mais intenso quanto maior for o módulo dessa carga.

3 +Q E -Q E O campo elétrico criado por uma carga pontual é radial, diminuindo de intensidade com a distância à carga que o cria. Se a carga for negativa, o campo aponta para a carga e se for positiva, aponta no sentido do afastamento da carga. Relativamente às linhas de campo elétrico, estas apresentam a forma: Estas linhas têm as seguintes propriedades: São tangentes em cada ponto ao vetor campo e o seu sentido é o do vetor campo. A sua distribuição espacial é tal que a sua densidade é proporcional ao valor do vetor campo onde elas se adensam o campo é mais intenso.

4 São linhas abertas, com origem nas cargas positivas; terminas nas cargas negativas e nunca se cruzam. Campo Elétrico Uniforme Um campo elétrico uniforme pode ser criado por duas placas paralelas e condutoras com cargas de sinais contrários. As linhas de campo, que são paralelas entre si, estão dirigidas da placa positiva para a negativa, como mostra a figura: E E k k constante CAMPO MAGNÉTICO B Um campo magnético é uma região do espaço onde se manifesta a ação de um íman ou de uma corrente elétrica. A unidade SI de campo magnético é o tesla, T. Um íman cria um campo magnético semelhante à figura:

5 Convencionalmente foi estabelecido que as linhas de campo de um íman se dirigiam de norte para o sul. Quando um fio retilíneo é percorrido com uma corrente elétrica I, ele gera ao seu redor um campo magnético como ilustra a figura: I Para sabermos qual o sentido do campo magnético deste fio utilizamos a regra da mão direita. Coloca-se polegar direito no mesmo sentido que a corrente, assim o sentido que os outros dedos curvados mostram é o sentido do campo. Uma espira percorrida por uma corrente elétrica cria um campo magnético de acordo com a figura:

6 I Neste caso, os dedos curvados da mão direita colocam-se no sentido da corrente elétrica e o polegar dá o sentido do campo magnético. Situação semelhante se verifica com um solenoide percorrido por uma corrente elétrica como mostra a figura: I I Contudo, neste caso, a situação assemelha-se a um íman, em que, se pode considerar um polo sul onde entram a linhas de campo (lado esquerdo da figura) e um polo norte onde saem as linhas de campo (lado direito da figura).

7 FLUXO MAGNÉTICO Quando se aproxima um íman de uma espira, esta passa a ser percorrida por corrente elétrica, chamada corrente de indução ou induzida. Para descrever este processo de produção de corrente elétrica utiliza-se a grandeza fluxo magnético. Se tivermos uma espira circular que se encontra num campo magnético de acordo com a figura: B - campo magnético n - vetor unitário normal (perpendicular à superfície plana) - ângulo entre B e n A área da superfície plana O fluxo magnético,, é obtido pela expressão: BAcos A unidade SI de fluxo magnético é o weber, Wb. Se em vez de uma espira, existirem várias espiras, o fluxo magnético obtido é: total n - fluxo magnético numa espira. total- fluxo magnético total no conjunto das espiras. n - número de espiras.

8 INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA Quando o fluxo magnético do campo magnético que atravessa a superfície delimitada por uma espira condutora varia no tempo, surge uma corrente elétrica na espira, que se designa por corrente induzida. Este fenómeno chama-se indução eletromagnética. LEI DE FARADAY A força eletromotriz induzida num circuito elétrico é, em módulo, igual à taxa de variação do fluxo magnético que o atravessa: t - força eletromotriz induzida (em volt, V) - variação do fluxo magnético (em weber, Wb) n - intervalo de tempo (em segundos, s) FUNCIONAMENTO DE UM MICROFONE E DE UM ALTIFALANTE Todos os microfones têm uma membrana móvel o diafragma. O diafragma recebe as ondas sonoras, e segue o movimento das partículas de ar que estão encostadas a ele, por isso vibra como uma onda que nele embate. Esse movimento vai ser traduzido num sinal elétrico. Há um conjunto de bobines ligadas ao diafragma, que se movem com ele; a parte fixa do microfone inclui um íman, que cria um campo magnético (que não é constante no espaço). O movimento do diafragma faz com que as bobines se afastem ou aproximem do íman, e o fluxo do campo magnético através das bobines varia no tempo; assim, pelo fenómeno de indução eletromagnética (Faraday), a corrente que circula pelas bobines também varia.

9 Dado que o movimento do diafragma (logo, das bobines) é controlado pelo som que lá chega, a corrente recolhida é função do som recolhido (é uma imagem elétrica do sinal sonoro). Os altifalantes são, esquematicamente, muito semelhantes aos microfones, mas funcionam ao contrário. Ou seja: aqui, é o sinal elétrico que vai, através de um sistema eletromagnético-mecânico ser transformado no movimento do diafragma, que origina as ondas sonoras. Assim, forçamos uma corrente variável pelas bobines; esta variação cria uma força (força eletromotriz) que obriga as bobines a moverem-se no campo magnético estático do íman, e como estão solidárias com o diafragma, este também se move.

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