Eletromagnetismo 4 . O GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física para o nível Médio

Eletromagnetismo 4 . O GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física para o...

(Parte 6 de 9)

O microfone Ø um dispositivo utilizado para converter o som - energia mecânica - em energia elØtrica. Os modelos mais comuns possuem um diafragma que vibra de acordo com as pressıes exercidas pelas ondas sonoras.

No microfone de induçªo, as variaçıes de pressªo do ar movimentam uma bobina que estÆ sob açªo de um campo magnØtico produzido por um ímª permanente. Nesse caso, com o movimento, surge na bobina uma corrente elØtrica induzida devida à força magnØtica, que atua sobre os elØtrons livres do condutor.

Nos microfones mais antigos - os que utilizam carvªo - as variaçıes de pressªo do ar atingem o pó de carvªo, comprimindo-o e descomprimindo-o. Este pó de carvªo faz parte de um circuito elØtrico que inclui uma fonte de energia elØtrica. A compressªo aproxima os grªos de carvªo, diminuindo a resistŒncia elØtrica do circuito. Desta forma, a corrente elØtrica varia de intensidade com o mesmo rítmo das alteraçıes da pressªo do ar.

Atividade: Operaçªo desmonte

Arrume um alto-falante usado, que possa ser desmontado mas antes, observe-o e responda as questıes a seguir:

a. que materiais fazem parte de sua fabricaçªo? b. o que torna o alto falante tªo pesado? c. qual o elo de ligaçªo entre o cone de papelªo e abase? d. agora sim! abra o interior do alto-falante e verifique os demais compomentes

103Como a bobina e o cone estªo unidos quando ela entra em movimento, as vibraçıes mecâncias do cone se transferem para o ar, reconstituindo o som que atingiu o microfone.

A corrente elØtrica obtida no microfone, que representa o som transformado, Ø do tipo alternada e de baixa frequŒncia. Assim, o som transformado em corrente elØtrica pode ser representado conforme a figura a seguir.

No alto-falante ocorre a transformaçªo inversa àquela do microfone:a corrente elØtrica Ø transformada em vibraçıes mecânicas do ar, reconstituindo o som inicial. Para tanto, Ø necessÆrio o uso de uma bobina, um cone (em geral de papelªo) e um ímª permanente ou um eletroímª. Quando a corrente elØtrica, que representa o som transformado, se estabelece na bobina do alto-falante, pelo fato de ela estar sob a açªo de um campo magnØtico criado por um ímª (ou por um eltroímà), a bobina com corrente elØtrica fica sob a açªo de forças e entra em movimento. A intensidade das forças magnØticas depende da intensidade da corrente elØtrica que atinge a bobina.

Os primeiros alto-falantes surgiram entre 1924 e 1925, como equipamento capaz de amplificar o som produzido pelos fonógrafos elØtricos primitivos.

Para melhorar a reproduçªo e reduzir os efeitos de interferŒncia, o alto-falante passou a ser montado em caixa acœstica.

As caixas acœsticas de alta qualidade possuem sempre mais de um alto-falante, para cobrir melhor toda faixa de frequŒncia audíveis. As unidades pequenas (tweeters), com diafragma de apenas 3 a 5 cm, sªo responsÆveis pela faixa de frequŒncia dos sons agudos. AlØm do tweeter (uma ou mais unidades), a caixa deve possuir um alto-falante de baixa frequŒncia (woofer) de 25 cm (10 polegadas) de diâmetro, cobrindo a faixa de frequŒncia que vais aproximadamente 300 a 500 hertz, e uma unidade de frequŒncia intermediÆria, de mais ou menos 15cm (6 polegadas) de diâmetro, apresenta entre 500 hz e 4 k Hz.

As ondas sonoras sªo variaçıes da pressªo do ar, e sua propagaçªo depende assim de um meio material. À medida que a onda se propaga, o ar Ø primeiro comprimido e depois rarefeito, pois Ø a mudança de pressªo no ar que produz o som.

As ondas sonoras capazes de ser apreciados pelo ouvido humano tŒm frequŒncias variÆveis entre cŒrca de 20 hertz e 20 0 hertz.

A voz feminina produz um som cuja freqüŒncia varia de entre 200 Hz a 250Hz, enquanto a masculina apresenta uma variaçªo de 100 a 125 Hz.

Para transmitir a voz humana ou uma mœsica Ø preciso converter as ondas sonoras em sinais elØtricos, e depois reconvertŒ-los em sonoras a fim de que possam ser ouvidas. O primeiro papel Ø desempenhado pelo microfone e segundo pelo alto-falante.

No ar à temperatura ambiente, o som se propaga com uma velocidade aproximada de 340m/s. JÆ a luz viaja a quase 300.0 km/s. É por esta razªo que o trovªo Ø ouvido depois da visªo do relâmpago.

Que tal um pouco de som? matéria temperatura(C) velocidade (m/s)

AlØm da freqœŒncia, as ondas sonoras tambØm sªo caracterizadas pelo seu tamanho ou comprimento de onda.

Esse comprimento pode ser calculado por uma expressªo que o relaciona com sua freqüŒncia e velocidade de propagaçªo:

velocidade = freqœŒncia x comprimento de onda

Para se ter uma idØia do tamanho das ondas sonoras audíveis pelos seres humanos, basta dividirmos o valor da velocidade de sua propagaçªo pela sua freqüŒncia. Assim, para 20Hz, o comprimento da onda sonora serÆ de 17 metros. JÆ para ondas sonoras de 20.0 Hz, o comprimento da onda serÆ de 1,7 cm.

As ondas sonoras sªo ondas mecânicas que precisam de um meio material para se propagarem, provocando vibraçªo deste meio no mesmo sentido de sua propagaçªo. Por esta razªo, elas sªo denominadas de ondas longitudinais. O vÆcuo nªo transmite o som, pois ele precisa de um meio material para se pr opagar .

exercitando...

1.De que modo o microfone de induçªo faz a transformaçªo do som em corrente elØtrica?

2.Qual o princípio de funcionamento do microfone que usa carvªo?

3.Qual o tipo de transformaçªo de energia que ocorre no alto-falante?

4. O som se propaga no vÆcuo? justifique.

5. Calcule o comprimento de onda de uma onda sonora cuja freqüŒncia Ø 250Hz e se propaga no ar com uma velocidade de 340 m/s.

6.Calcule o comprimento de onda do som do exercício anterior, admitindo que sua propagaçªo agora se dÆ na Ægua com uma velocidade de 1400 m/s.

7. As ondas sonoras tem freqüŒncia de 20 a 20.0 Hz. Que valores de comprimento de onda delimitam estas freqüŒncias?

27 Força e Campo

ElØtrico

Nesta aula vocŒ vai estudar a interaçªo entre as partículas eletrizadas.

Sabemos que a matØria Ø formada de partículas eletrizadas embora ela, geralmente, encontra-se no estado neutro.

Como se pode fazer para que as cargas positivas sejam em maior nœmero? E para que o nœmero maior seja de cargas negativas ?

Como Ø a interaçªo entre os objetos eletrizados?

27Força e Campo ElØtrico Acumulador de cargas

*Adaptaçªo da contruçªo proposta na Revista de Ensino de CiŒncias, FUNBEC, n. 16,set/1986

7. Aproxime lentamente o colchete fixo à parede externa da "cabeça" do outro preso à tampa do tubo. O que ocorre? vocŒ tem alguma explicaçªo para isto?

8. Tanto as baterias como as pilhas acumulam cargas elØtricas, baseados no processo de separaçªo de cargas. O que os diferencia?

1. Recorte dois pedaços de papel alumínio. Fixe um deles na parede interna do tubo plÆstico e cole o outro na sua lateral externa.

2. Preencha cerca de 1/3 do tubo com bombril.

3. Abra um dos colchetes, dobre uma de suas extremidades formando um L e prenda-o com fita adesiva à lateral externa do tubo sobre o papel alumínio.

4. Perfure a tampa do tubo,passe o outro colchete pelo orifício e abra suas hastes de forma que possam ter contato com a Ærea preenchida pelo bombril.

5. Coloque a tampa no tubo e ajuste o colchete de forma que sua altura coincida com à do que foi fixado à lateral do tubo.

6. Para acumalar cargas elØtrica na garrafa, friccione um canudinho de refrigerante (ou pedaço de acetato) com um pedaço de papel higiŒnico ou pano seco, a fim de eletrizÆ-lo. Segure o tubo pela parede lateral e passe o plÆstico eletrizado na "cabeça" do colchete para transferir carga elØtrica do plÆstico para o colchete. Com esse procedimento este capacitor estÆ "carregado".

As pilhas e baterias, atravØs de processos químicos, separam cargas elØtricas, acumulando-as em seus terminais. PorØm, nªo só os processos químicos realizam essa separaçªo.

Utilizando um pequeno recipiente de material isolante (por exemplo, um tubo de plÆstico acondicionador de filmes fotogrÆficos), dois colchetes de prender papel, um pedaço de bombril, e um pedaço de papel alumínio, propomos nesta atividade a construçªo de um armazenador de cargas, cujo funcionamento baseia-se nos processos de eletrizaçªo por atrito, por contato e por induçªo.

Procedimentos:

Quando o canudo Ø atritado com o papel higiŒnico ou pano seco, provocamos sua eletrizaçªo. Nesta situaçªo, o plÆstico eletrizado transfere cargas elØtricas para o colchete da tampa, quando estabelecemos o contato entre eles. Tais cargas sªo transferidas para a parte interna atravØs dos materiais condutores de eletricidade. Repetindo-se vÆrias vezes esse procedimento, pode-se acumular uma certa quantidade de cargas. Essa eletrizaçªo provoca uma outra separaçªo de cargas elØtricas na haste lateral, só que de sinal contrÆrio àquela que lhe deu origem.

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