Teoria elettrica dell'autoradio – Campi magnetici
L'ulteriore discussione sulla teoria elettrica dell'audio dell'auto ci porta a una discussione su come il flusso di elettricità attraverso un conduttore crea campi magnetici intorno al conduttore. Comprendere la relazione tra flusso di corrente e magnetismo è fondamentale per capire come funziona un oratore.
Storia dell'elettromagnetismo
La prima correlazione documentata tra elettricità e magnetismo venne da Gian Domenico Romagnosi, un giurista italiano del XIX secolo che notò che un ago magnetizzato si muoveva in presenza di una pila voltaica (il predecessore di una batteria). Hans Christian Ørsted osservò un evento simile nell'aprile 1820. Stava preparando i materiali per una conferenza serale e notò che l'ago di una bussola cambiava direzione quando collegava una batteria a un circuito. Né Romagnosi né Ørsted potevano spiegare il fenomeno, ma sapevano che esisteva una relazione definita.
Nel 1873, James Clark Maxwell pubblicò una pubblicazione intitolata A Treatise on Electricity and Magnetism , che spiegava la presenza di quattro effetti:
- Le cariche elettriche si attraggono o si respingono con una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro:a differenza delle cariche si attraggono, come quelle si respingono.
- I poli magnetici (o stati di polarizzazione nei singoli punti) si attraggono o si respingono in modo simile alle cariche positive e negative ed esistono sempre come coppie:ogni polo nord è agganciato a un polo sud.
- Una corrente elettrica all'interno di un filo crea un corrispondente campo magnetico circonferenziale all'esterno del filo. La sua direzione (in senso orario o antiorario) dipende dalla direzione della corrente nel filo.
- Una corrente viene indotta in un anello di filo quando viene avvicinato o allontanato da un campo magnetico, oppure un magnete viene avvicinato o allontanato da esso; la direzione della corrente dipende da quella del movimento.
Cosa provoca un campo magnetico quando scorre l'elettricità?
L'elettricità è il movimento di elettroni dentro e fuori un conduttore. Un elettrone entra nell'estremità di un conduttore, urta un altro elettrone e così via finché un altro elettrone lascia l'altra estremità del conduttore ed entra nel carico.
Poiché ci sono effettivamente più elettroni nel conduttore quando la corrente scorre, l'equilibrio tra elettroni caricati negativamente e ioni caricati positivamente è alterato e quindi provoca uno squilibrio nel campo magnetico attorno al conduttore.
Potremmo dedicare migliaia di parole per spiegare come funzionano gli atomi. Ma in breve, il nucleo di un atomo ha un nucleo di protoni caricati positivamente con un mucchio di elettroni caricati negativamente che circondano questo nucleo. Quando non c'è flusso di corrente, un atomo non ha un campo magnetico perché la quantità e il percorso degli elettroni attorno ai protoni sono bilanciati. Quando urtiamo un elettrone fuori da un atomo e in un altro, gli atomi diventano sbilanciati e quindi producono un campo magnetico netto.
Una spiegazione su scala più ampia
Quando l'elettricità scorre dal polo positivo di una batteria al negativo, si crea un campo magnetico attorno al conduttore. Se guardi l'immagine qui sotto, vedrai la direzione del campo magnetico rispetto al flusso di energia.
Nelle scuole, questa viene spesso definita regola della mano destra. Se avvolgi la mano destra attorno a un conduttore con il pollice esteso verso l'alto nella direzione del flusso di corrente (mettendo positivo sotto la mano e negativo sopra), le dita puntano nella direzione del campo magnetico.
Tieni presente che per i segnali audio, la polarità della corrente cambia da positiva a negativa nello stesso modo in cui le vibrazioni prodotte da qualcuno che parla o suona uno strumento pressurizza e rarefa l'aria per produrre il suono.
Come il magnetismo fa funzionare un altoparlante
I tradizionali altoparlanti a bobina mobile utilizzano una bobina di filo (chiamata bobina mobile) e un magnete fisso. L'elettricità dell'amplificatore scorre attraverso la bobina mobile e crea un campo magnetico. La polarità del campo magnetico attira la voce verso l'interno o la spinge fuori in una quantità proporzionale all'intensità del campo magnetico.
Il diagramma seguente mostra la forza esercitata sulla bobina mobile con la corrente che scorre attraverso la metà positiva della forma d'onda audio.
Questo diagramma mostra la forza esercitata sulla bobina mobile con la corrente che scorre attraverso la metà negativa della forma d'onda audio.
Quando la polarità della corrente si inverte, così fa anche la forza esercitata sulla bobina mobile, che è collegata al cono dell'altoparlante attraverso il primo bobina mobile.
Il magnetismo non è sempre vantaggioso
Per quanto riguarda gli altoparlanti, ci affidiamo e abbiamo bisogno di campi magnetici per farli funzionare. Detto questo, il magnetismo non funziona sempre a nostro favore.
Se c'è una grande quantità di corrente che scorre attraverso un conduttore, ci sarà un forte campo magnetico attorno a quel conduttore. Se posizioniamo un altro conduttore in quel campo magnetico, verrà prodotta una tensione attraverso il secondo pezzo di filo.
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