Teoría eléctrica del audio del automóvil:campos magnéticos

Avanzar en nuestra discusión sobre la teoría eléctrica del audio del automóvil nos lleva a una discusión sobre cómo el flujo de electricidad a través de un conductor crea campos magnéticos alrededor del conductor. Comprender la relación entre el flujo de corriente y el magnetismo es fundamental para entender cómo funciona un altavoz.

Historia del electromagnetismo

La primera correlación documentada entre la electricidad y el magnetismo provino de Gian Domenico Romagnosi, un jurista italiano del siglo XIX que notó que un aguja imantada movida en presencia de una pila voltaica (el predecesor de una batería). Hans Christian Ørsted observó un hecho similar en abril de 1820. Estaba preparando materiales para una conferencia vespertina y notó que la aguja de una brújula cambiaba de dirección cuando conectaba una batería a un circuito. Ni Romagnosi ni Ørsted pudieron explicar el fenómeno, pero sabían que había una relación definida.

En 1873, James Clark Maxwell publicó una publicación titulada Tratado sobre electricidad y magnetismo. , que explicaba la presencia de cuatro efectos:

1. Las cargas eléctricas se atraen o repelen entre sí con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas:las cargas diferentes se atraen, las iguales se repelen.
2. Los polos magnéticos (o estados de polarización en puntos individuales) se atraen o se repelen entre sí de manera similar a las cargas positivas y negativas y siempre existen como pares:cada polo norte está unido a un polo sur.
3. Una corriente eléctrica dentro de un cable crea un campo magnético circunferencial correspondiente fuera del cable. Su dirección (hacia la derecha o hacia la izquierda) depende de la dirección de la corriente en el cable.
4. Se induce una corriente en un bucle de alambre cuando se acerca o se aleja de un campo magnético, o cuando un imán se acerca o se aleja de él; la dirección de la corriente depende de la del movimiento.

¿Qué causa un campo magnético cuando fluye la electricidad?

La electricidad es el movimiento de electrones dentro y fuera de un conductor. Un electrón entra por el extremo de un conductor, choca contra otro electrón, y así sucesivamente hasta que un electrón diferente sale por el otro extremo del conductor y entra en la carga.

Debido a que efectivamente hay más electrones en el conductor cuando fluye la corriente, el equilibrio entre los electrones cargados negativamente y los iones cargados positivamente se altera y, por lo tanto, provoca un desequilibrio en el campo magnético alrededor del conductor.

Podríamos dedicar miles de palabras a explicar cómo funcionan los átomos. Pero en resumen, el núcleo de un átomo tiene un núcleo de protones cargados positivamente con un montón de electrones cargados negativamente rodeando este núcleo. Cuando no hay flujo de corriente, un átomo no tiene campo magnético porque la cantidad y el camino de los electrones alrededor de los protones están balanceados. Cuando sacamos un electrón de un átomo y lo metemos en otro, los átomos se desequilibran y, por lo tanto, producen un campo magnético neto.

Una explicación a mayor escala

Cuando la electricidad fluye del terminal positivo de una batería al negativo, se crea un campo magnético alrededor del conductor. Si observa la imagen a continuación, verá la dirección del campo magnético en relación con el flujo de energía.

En las escuelas, esto a menudo se conoce como la regla de la mano derecha. Si envuelves tu mano derecha alrededor de un conductor con el pulgar extendido hacia arriba en la dirección del flujo de corriente (poniendo el positivo debajo de tu mano y el negativo arriba), tus dedos apuntan en la dirección del campo magnético.

Tenga en cuenta que para las señales de audio, la polaridad de la corriente cambia de positiva a negativa de la misma manera que las vibraciones producidas por alguien hablando o tocando un instrumento presurizan y enrarecen el aire para producir sonido.

Cómo el magnetismo hace que un altavoz funcione

Los altavoces de bobina móvil convencionales utilizan una bobina de alambre (llamada bobina de voz) y un imán fijo. La electricidad del amplificador fluye a través de la bobina móvil y crea un campo magnético. La polaridad del campo magnético atrae la voz hacia adentro o la empuja hacia afuera en una cantidad proporcional a la fuerza del campo magnético.

El siguiente diagrama muestra la fuerza ejercida sobre la bobina móvil con la corriente que fluye a través de la mitad positiva de la forma de onda de audio.

Este diagrama muestra la fuerza ejercida sobre la bobina móvil con la corriente que fluye a través de la mitad negativa de la forma de onda de audio.

A medida que se invierte la polaridad de la corriente, también lo hace la fuerza ejercida sobre la bobina móvil, que está unida al cono del altavoz a través del formador de la bobina móvil.

El magnetismo no siempre es beneficioso

Respecto a los altavoces, dependemos y necesitamos campos magnéticos para que funcionen. Dicho esto, el magnetismo no siempre funciona a nuestro favor.

Si hay una gran cantidad de corriente que fluye a través de un conductor, habrá un fuerte campo magnético alrededor de ese conductor. Si colocamos otro conductor en ese campo magnético, se producirá un voltaje a través de la segunda pieza de cable.

En nuestros vehículos, muchos dispositivos como ventiladores, sensores, el alternador, módulos de control de iluminación y computadoras crean campos magnéticos que contienen ruido de alta frecuencia. When an improperly shielded interconnect passes through one of these fields, it can pick up that noise and produce a voltage on the conductor. This phenomenon is why it’s important for your installer to run the interconnect cables and often the speaker wires in your car away from sources of electrical noise.

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In our next article, we are going to talk about inductance and capacitance and how those characteristics affect high-frequency electrical signals.
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