Conversão de um sinal sonoro num sinal

Microfone e altifalante
Conversão de um
sinal sonoro num
sinal elétrico.
Conversão de um
sinal elétrico
num sinal sonoro.
O funcionamento dos microfones e dos
altifalantes baseia-se na:
- acústica;
- no eletromagnetismo;
- na mecânica.
O que são campos de Forças?
Como podemos produzi-los?
CAMPO de FORÇAS
Quando a uma dada região do espaço está associada
uma dada grandeza física cujas características são
função da posição (x, y, z, t) diz-se que nessa região
do espaço existe um campo dessa grandeza.
Toda a região do espaço no
qual uma certa influência se
faz sentir: uma partícula
colocada em qualquer ponto
dessa região sofre ação de
uma força bem definida.
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Campo magnético
Numa região em que a influência de uma fonte
magnética se faça sentir, existe um campo
magnético.
A interação magnética deteta-se não só em
ímanes ou magnetes, mas também cargas em
movimento (corrente elétrica) podem originar
um campo magnético(experiência de Öersted).
Os ímanes são objetos que atraem outros que tenham, por
exemplo, ferro, níquel ou cobalto.
Por mais cortes que se façam, obtêm-se sempre novos
pares de polos – polo norte e polo sul.
A interação entre dois imanes é uma interação à distancia.
Se colocarmos no espaço que rodeia um íman, um outro
íman este fica sujeito a uma força magnética – dizemos que
o primeiro íman gerou um campo magnético.
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Podemos produzir campos magnéticos
de dois modos:
•
Com magnetes (ímanes)
•
Com correntes elétricas
https://phet.colorado.edu/pt/si
mulation/generator
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A agulha magnética de uma bússola
(colocada fora da acção de um
magnete ou de uma corrente
eléctrica) aponta sempre para o
Norte.
Mas se aproximamos dela um
magnete, ela roda, tomando a
orientação do campo criado pelo
magnete.
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O campo magnético é uma grandeza vetorial que
tem uma indução
magnética que se representa

pelo vetor B
A unidade SI da intensidade de indução magnética
é o tesla (T)
Outra unidade (não pertence ao SI) é o gauss (G)
1 G = 1 x 10-4 T
Nikola Tesla
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O campo elétrico é uma grandeza vetorial que se

representa pelo vetor E
Para caracterizar o vetor campo elétrico, colocase uma carga elétrica pontual positiva
q0 carga de prova
https://phet.colorado.edu/pt/simulation/electric-hockey
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A partir da força elétrica e do valor da carga de prova
define-se o campo elétrico que se caracteriza, em cada
ponto do espaço por:
 DIREÇÃO - é a da força elétrica que atua na carga de prova
 SENTIDO- é a da força elétrica que se exerce na carga de
prova (do positivo para o negativo)
 INTENSIDADE – é da força elétrica que atua sobre a carga
colocada nesse ponto a dividir pela carga de prova.
A unidade SI de intensidade do campo elétrico (E) é o
newton por coulomb (N C-1) ou (Vm-1)
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Linhas de campo magnético
associadas a um íman de barra
Linhas de campo elétrico
As linhas de campo partem do
pólo norte e acabam no pólo sul.
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Linhas de campo magnético
As linhas de indução magnética permitem a
visualização do campo magnético.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/magneticlines/index.html
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 As linhas de campo magnético são imaginárias,
fechadas e nunca se cruzam.

 Em cada ponto do espaço, o vetor B é tangente às
linhas de campo.
 O número de linhas de campo, por unidade de área, é
proporcional à intensidade do campo magnético.
Zonas mais densas campo mais intenso.
Zonas menos densas  campo menos intenso.
 Um campo magnético aproximadamente uniforme tem
as linhas de campo paralelas.
As linhas de campo magnético não indicam a direção da
força de interação com o íman.
Essa força tem a

direção perpendicular ao vetor B .
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Campo magnético Terrestre
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
Linhas de campo elétrico E
Visualização do campo elétrico – espetro elétrico
 Em cada ponto do espaço, o vetor campo elétrico
é tangente às linhas de campo e tem o sentido dessas
linhas .
 As linhas de campo iniciam-se nas cargas positivas e
terminam nas cargas negativas.
A intensidade do campo elétrico é maior nas zonas mais
densas das linhas de campo.
As linhas de campo elétrico uniforme são paralelas.
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Linhas de campo elétrico criado
por cargas (+) e (-)
Campo elétrico
, num ponto do espaço, criado por uma partícula carregada Q:
A sua intensidade será tanto maior quanto maior for a carga criadora Q.
A sua intensidade será tanto maior quanto menor for a distância do ponto à carga Q.
tem a direção da linha que une o ponto à carga Q.
aponta para a carga se Q < 0 e em sentido contrário se Q > 0.
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Linhas de campo elétrico produzidas
por mais do que uma carga
Linhas de campo elétrico produzido por uma ou mais cargas:
São linhas imaginárias que partem de cargas positivas e terminam em
cargas negativas e nunca se cruzam.
O campo elétrico é tangente, em cada ponto, à linha de campo que
passa por esse ponto.
O campo elétrico num ponto tem o sentido da linha de campo que
passa por esse ponto.
O campo elétrico será tanto mais intenso quanto maior for a densidade
das linhas de campo.
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Linhas de campo elétrico produzido no interior
de duas placas metálicas paralelas.
A força elétrica, exercida sobre uma partícula com carga q
num campo elétrico:
 tem sempre a direção do campo ;
 tem o sentido do campo se q > 0 e sentido oposto a se q
< 0;
é tanto maior quanto maior for o campo no ponto onde se
encontra a partícula.
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Linhas de campo
magnético criadas
por um condutor
retilíneo atravessado
por corrente.
No campo magnético criado por um fio retilíneo longo atravessado por corrente
elétrica:
As linhas de campo são circulares com centro no fio num plano perpendicular ao fio;
o sentido das linhas de campo (e de ) é dado pela regra da mão direita.
O campo magnético tem a mesma intensidade em pontos situados à mesma
distância do fio (ou seja, sobre a mesma linha de campo).
O campo magnético será tanto mais intenso quanto maior for a intensidade de
corrente e quanto menor for a distância ao fio.
Agulhas magnéticas situadas sobre linhas de campo orientam-se na direção do
campo (tangente às linhas) e apontam no sentido do campo (dado pelo polo norte da
agulha).
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Linhas de campo magnético.
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EXPERIÊNCIA de ÖERSTED
Em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Öersted
(1777 – 1851) observou que uma agulha magnética,
quando nas proximidades de uma corrente elétrica, roda
como se estivesse perto de um íman.
Concluiu que uma corrente elétrica origina um campo
magnético.
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http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/5/5h/5H1020.html
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INDUÇÃO ELECTROMAGNÉTICA
Se uma corrente elétrica origina um campo magnético, será que um
íman pode criar um campo elétrico?
Os físicos Michael Faraday e Joseph Henry descobriram que a resposta
era afirmativa e estudaram as condições em que este fenómeno se
detetava. As seguintes experiências ilustram os resultados das suas
descobertas:
Indução eletromagnética por movimento de um
íman no interior de uma bobina.
Quando se move o íman no interior da bobina é
induzida uma força eletromotriz (f.e.m.) que
estabelece uma corrente elétrica cujo sentido muda
sempre que o movimento do íman é invertido.
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Indução eletromagnética por ação de um
campo elétrico variável numa bobina.
Uma corrente elétrica variável cria um campo
magnético variável na vizinhança. Este origina
uma f.e.m. induzida numa bobina nele
colocado.
Enrolando um fio condutor num
prego de ferro maciço e ligando-o
a um pilha podemos verificar o
desvio de uma agulha magnética e
atrair clips como se fosse um íman.
O conjunto bobina e prego chamase eletroíman.
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http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday/index.html
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/faraday2/index.html
http://phet.colorado.edu/web-pages/simulations-base.html
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FLUXO MAGNÉTICO
Se considerarmos uma espira condutora que delimita uma
superfície de área A colocada numa região do espaço
onde existe um campo magnético uniforme B .
Designemos por
o vetor unitário perpendicular à
superfície. Representemos por  o ângulo que esse vetor
unitário faz com B . O fluxo magnético  (através da
espira) é dado pela expressão:
 - fluxo magnético em weber (Wb)
B – intensidade de indução magnética em tesla (T)
A – área da superfície plana em m2
 - ângulo formado pela direção da normal à superfície e o vector
B
FLUXO MAGNÉTICO
1 espira
N espiras
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CARACTERISTICAS DO FLUXO
MAGNÉTICO
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O fluxo magnético depende
da área, quanto maior a
área maior o fluxo (se
mantivermos constantes os
outros fatores)
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O fluxo magnético depende da posição da espira (ângulo
formado pela direção da normal à superfície e do vetor B),
é máximo para um ângulo de 0º e nulo para um ângulo de
90º (se mantivermos constantes os outros fatores)
http://phys23p.sl.psu.edu/phys_anim/EM/embederQ3.20100.html
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Fonte: http://courses.science.fau.edu/~rjordan/rev_notes/28.1.htm
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PRODUÇÃO DE
CORRENTE INDUZIDAS
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/faraday
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PRODUÇÃO DE CORRENTE INDUZIDAS
A corrente variável na espira da esquerda cria
uma corrente, chamada corrente induzida, na
espira da direita.
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PRODUÇÃO DE CORRENTE INDUZIDAS
O sentido ca corrente induzida depende do
sentido em que se movimenta o íman.
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PRODUÇÃO DE CORRENTE INDUZIDAS
Só existe indução eletromagnética se o fluxo do
campo magnético variar no tempo, o que pode
acontecer:
 movendo um íman perto do circuito: varia B, então
varia ;
 movendo o circuito perto de um íman: varia B,
então varia ;
 mantendo o íman parado mas deformando o
circuito - varia A ou a orientação do circuito (ou
seja,), então varia ;
 mantendo o circuito junto de outro circuito no qual
a intensidade de corrente esteja sempre a variar:
varia B, então varia .
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LEI DE FARADAY
Qualquer que seja o processo que cria a corrente induzida,
de intensidade I, a diferença de potencial ou tensão que é
responsável pelo seu aparecimento designa-se por força
eletromotriz, .
A unidade SI de força eletromotriz induzida é o volt (V).
A força eletromotriz induzida num circuito é, em módulo,
igual à taxa de variação temporal do fluxo magnético que o
atravessa:
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Sendo a força eletromotriz induzida uma diferença de
potencial associada à corrente induzida num circuito, e
a potência elétrica disponível P = U I, pode concluir-se
que a potencia a disponibilizar pelo circuito:
P=I
É tanto maior quanto maior for a força eletromotriz
induzida
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Funcionamento
do microfone e do altifalante
O funcionamento do microfone e do altifalante
tem por base a indução eletromagnética.
Ambos têm uma membrana ou diafragma, uma
bobina e um íman, contudo, no microfone um
sinal sonoro é convertido num elétrico
enquanto no altifalante o processo é inverso,
um sinal elétrico é convertido em sinal sonoro.
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O ALTIFALANTE
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Funcionamento do
altifalante
íman em forma de disco.
bobina que executa
movimento de “vai e
vem”.
Diafragma que oscila
por estar preso à
bobina.
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Funcionamento do altifalante:
Quando a corrente elétrica passa na bobina,
varia de acordo com os sinais elétricos
recebidos (resultantes, por exemplo, da
conversão no microfone de um sinal sonoro),
dando origem a um campo magnético
variável que, ao interagir 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 com a mesma intensidade, reproduzindo o
som original, ou seja, a membrana oscilante
não é mais do que uma fonte sonora.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/speaker/
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Funcionamento do microfone:
Quando o som atinge a membrana, esta entra em oscilação devido às
variações de pressão, provocadas pela onda sonora, onda de pressão.
Como a membrana está ligada à bobina, esta passa a oscilar com a
mesma frequência. Durante este movimento, o fluxo magnético do
campo criado pelo íman varia, induzindo uma força electromotriz que
dá origem a uma corrente eléctrica na bobina do microfone. Esta
corrente alternada induzida na bobina apresenta as mesmas
características do som original quer em frequência quer em
intensidade.
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Outra aplicação da indução electromagnética
são os GERADORES.
Os geradores de f.e.m. induzida são máquinas
que transformam energia mecânica em energia
eléctrica através da indução electromagnética.
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/generator/ac.html
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