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.
O sentido e a intensidade da corrente eléctrica induzida
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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.
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 (εi).
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.
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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.
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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.
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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.
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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 :
“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”.
Internet:
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/processamento_so
m.ht
http://nfist.pt/sf/sf3/musica/micro.htm
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