El micrófono está encendido
La próxima vez que escuche a alguien cantar en un micrófono, piense en esto. Los micrófonos convierten el sonido en corriente eléctrica. Puede pensar que debe haber un error con esa última oración, pero es verdad. Los micrófonos no convierten el sonido que absorben en el sonido que sale de un altavoz. Ese es el trabajo de un amplificador. Al final de la lección, sabrá cómo los componentes de un micrófono convierten la energía del sonido en una señal eléctrica.
Inducción magnética
Michael Faraday descubrió el fenómeno conocido como inducción magnética alrededor de 1830. Sabía que la corriente eléctrica en los cables inducía un campo magnético alrededor del cable y estaba decidido a descubrir el reverso de ese fenómeno, que es la inducción magnética . En otras palabras, quería descubrir cómo un campo magnético puede inducir una fuerza electromotriz (EMF) en un cable, que es lo que hace que fluya una corriente eléctrica. Finalmente lo descubrió. Determinó que el cable debe estar en un campo magnético cambiante para que se desarrolle un EMF y fluya la corriente eléctrica.
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Flujo magnético
Recuerde que las líneas del campo magnético se mueven desde el extremo norte del imán y se envuelven hacia el extremo sur como se muestra en el Diagrama 1.
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Flujo Magnético: Definición, fórmula y ejemplos de cambio
Ahora, imagina estas líneas de campo atravesando un área definida. La ley de Faraday implica el flujo magnético , que es la cantidad de campo magnético perpendicular a un área definida. El diagrama 2 muestra el flujo magnético.
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Ley de Faraday.
La ley de Faraday está representada por la Ecuación 1.
Fuerza del Campo Magnético: Definición, cálculo y ejemplos
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- ΔV es la fuerza electromotriz en voltios.
- N es el número de vueltas en una bobina de alambre.
- B es la fuerza del campo magnético en tesla.
- A es el área en metros cuadrados que penetra el campo magnético.
- Δt es el cambio de tiempo en segundos.
Hay dos símbolos Δ o «cambios en» en esta ecuación. El del numerador nos dice que la intensidad del campo magnético cambia y / o el área a través de la cual penetra el campo magnético cambia. De cualquier manera, esto indica un cambio en el flujo magnético. La velocidad a la que se produce este cambio afecta la magnitud de la EMF inducida. Cuanto más rápido sea el cambio en el flujo magnético, mayor será la magnitud del voltaje.
El negativo delante de la ecuación se refiere al signo del EMF inducido, que es la ley de Lenz. Si el flujo magnético aumenta, el voltaje es negativo. Si el flujo magnético está disminuyendo, el voltaje es positivo. Recuerde que el flujo de corriente induce un campo magnético. Cuando el flujo magnético cambia en una bobina de alambre, la dirección de la corriente inducida es generar un nuevo campo magnético para resistir el cambio en el flujo magnético. En otras palabras, la naturaleza quiere que el flujo magnético sea constante.
Para determinar la dirección de la corriente inducida, apunte el pulgar derecho en la dirección en la que el flujo magnético, Φ, debe aumentar para mantener constante el flujo magnético neto. Sus dedos curvados indican en qué dirección fluye la corriente en un cable enrollado. El diagrama 3 muestra la dirección del flujo de corriente inducida por un imán que se mueve en relación con una bobina de alambre.
Peligros volcánicos: Flujo piroclástico, oleada piroclástica y tefra
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Veamos cómo funciona un micrófono basado en los principios de la ley de Faraday.
Micrófono
Un micrófono es similar al disco de Faraday en que induce un EMF y una corriente eléctrica debido al movimiento de un conductor en un campo magnético. En el caso de un micrófono, el conductor es una bobina de alambre y no gira en un campo magnético, se mueve linealmente en el campo. El diagrama 4 muestra el interior de un micrófono básico.
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Los cambios en la presión del aire crean un sonido, que se mueve en una onda. El sonido hace que el diafragma dentro del micrófono se flexione hacia adelante y hacia atrás. La bobina de alambre está unida al diafragma y se mueve hacia adelante y hacia atrás en relación con el imán. Dado que la bobina se mueve en un campo magnético, detecta un cambio en el flujo magnético, lo que establece un cambio en la presión eléctrica, que es un EMF o voltaje. ¡Esto genera una corriente eléctrica conocida como señal eléctrica!
Resumen de la lección
La ley de inducción magnética de Faraday se basa en el cambio de flujo magnético en un conductor. El flujo magnético es la cantidad de campo magnético perpendicular a un área definida.
La ecuación de la ley de Faraday es
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El signo negativo significa que el voltaje y el cambio en el flujo magnético tienen signos opuestos. Si el flujo magnético aumenta, el voltaje es negativo. Si el flujo magnético está disminuyendo, el voltaje es positivo. Cuanto más rápido sea el cambio en el flujo magnético, mayor será la magnitud del voltaje.
La naturaleza no quiere que el flujo magnético cambie dentro de un conductor. Cuando el flujo magnético dentro de un conductor cambia, se desarrolla un EMF que genera un flujo de corriente que induce otro campo magnético. La dirección en la que fluye la corriente depende de qué dirección debe apuntar un campo magnético inducido para resistir el cambio en el flujo magnético.
Los micrófonos básicos funcionan mediante ondas sonoras que hacen vibrar un diafragma dentro del micrófono, que está conectado a una bobina de alambre que rodea un imán permanente. Cuando la bobina de alambre se mueve, el flujo magnético a través de la bobina cambia induciendo un EMF y corriente eléctrica. El sonido se ha convertido en una señal eléctrica.
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