Loop arus dan fluks magnet

mikrofon menyala

Lain kali Anda mendengar seseorang bernyanyi ke mikrofon, pikirkan tentang ini. Mikrofon mengubah suara menjadi arus listrik. Anda mungkin berpikir pasti ada yang salah dengan kalimat terakhir itu, tetapi itu benar. Mikrofon tidak mengubah suara yang mereka serap menjadi suara yang keluar dari speaker. Itu adalah tugas dari amplifier. Di akhir pelajaran, Anda akan mengetahui bagaimana komponen mikrofon mengubah energi suara menjadi sinyal listrik.

Induksi magnetik

Michael Faraday menemukan fenomena yang dikenal sebagai induksi magnet sekitar tahun 1830. Dia tahu bahwa arus listrik di kabel menginduksi medan magnet di sekitar kawat, dan dia bertekad untuk menemukan sisi kebalikan dari fenomena itu, yaitu induksi magnet . Dengan kata lain, dia ingin mengetahui bagaimana medan magnet dapat menginduksi gaya gerak listrik (EMF) pada kawat, yang menyebabkan arus listrik mengalir. Dia akhirnya menemukan jawabannya. Dia menentukan bahwa kabel harus berada dalam medan magnet yang berubah agar EMF dapat berkembang dan arus listrik mengalir.

Fluks magnet

Ingatlah bahwa garis-garis medan magnet bergerak dari ujung utara magnet dan melingkar ke ujung selatan seperti yang ditunjukkan pada Rajah 1.

Sekarang bayangkan garis bidang ini melintasi area yang ditentukan. Hukum Faraday melibatkan fluks magnet , yang merupakan jumlah medan magnet yang tegak lurus terhadap area tertentu. Rajah 2 menunjukkan fluks magnet.

Hukum Faraday.

Hukum Faraday diwakili oleh Persamaan 1.

ÄV adalah gaya gerak listrik dalam volt.

• N adalah jumlah lilitan dalam gulungan kawat.
• B adalah kekuatan medan magnet di tesla.
• A adalah luas dalam meter persegi yang ditembus medan magnet.

Ät adalah perubahan waktu dalam detik.

Ada dua simbol Δ atau “perubahan” dalam persamaan ini. Yang di pembilang memberi tahu kita bahwa kekuatan medan magnet berubah dan/atau area yang dilalui medan magnet menembus berubah. Either way, ini menunjukkan perubahan fluks magnet. Tingkat di mana perubahan ini terjadi mempengaruhi besarnya EMF yang diinduksi. Semakin cepat perubahan fluks magnet, semakin besar tegangannya.

Negatif di depan persamaan mengacu pada tanda EMF yang diinduksi, yang merupakan hukum Lenz. Jika fluks magnet meningkat, tegangannya negatif. Jika fluks magnet menurun, tegangannya positif. Ingatlah bahwa aliran arus menginduksi medan magnet. Ketika fluks magnet berubah dalam gulungan kawat, arah arus induksi adalah untuk menghasilkan medan magnet baru untuk menahan perubahan fluks magnet. Dengan kata lain, alam menginginkan fluks magnet konstan.

Untuk menentukan arah arus induksi, arahkan ibu jari kanan Anda ke arah fluks magnet, Φ, yang harus dinaikkan untuk menjaga agar fluks magnet total konstan. Jari-jarinya yang melengkung menunjukkan ke arah mana arus mengalir dalam kawat melingkar. Rajah 3 menunjukkan arah aliran arus yang diinduksi oleh magnet yang bergerak relatif terhadap gulungan kawat.

Mari kita lihat cara kerja mikrofon berdasarkan prinsip hukum Faraday.

Mikropon

Mikrofon mirip dengan disk Faraday karena menginduksi EMF dan arus listrik karena pergerakan konduktor dalam medan magnet. Dalam kasus mikrofon, konduktornya adalah gulungan kawat dan tidak berputar dalam medan magnet, melainkan bergerak secara linier di dalam medan. Rajah 4 menunjukkan bagian dalam mikropon dasar.

Perubahan tekanan udara menciptakan suara, yang bergerak dalam gelombang. Suara menyebabkan diafragma di dalam mikrofon melentur ke depan dan ke belakang. Kumparan kawat melekat pada diafragma dan bergerak bolak-balik relatif terhadap magnet. Karena koil bergerak dalam medan magnet, ia merasakan perubahan fluks magnet, yang menyebabkan perubahan tekanan listrik, yang merupakan EMF, atau tegangan. Ini menghasilkan arus listrik yang dikenal sebagai sinyal listrik!

Ringkasan Pelajaran

Hukum induksi magnet Faraday didasarkan pada perubahan fluks magnet dalam sebuah konduktor. Fluks magnet adalah jumlah medan magnet yang tegak lurus terhadap area yang ditentukan.

Persamaan hukum Faraday adalah

Tanda negatif berarti bahwa tegangan dan perubahan fluks magnet memiliki tanda yang berlawanan. Jika fluks magnet meningkat, tegangannya negatif. Jika fluks magnet menurun, tegangannya positif. Semakin cepat perubahan fluks magnet, semakin besar tegangannya.

Alam tidak ingin fluks magnet berubah di dalam konduktor. Ketika fluks magnet di dalam konduktor berubah, EMF berkembang, menghasilkan aliran arus yang menginduksi medan magnet lain. Arah di mana arus mengalir tergantung pada arah mana medan magnet yang diinduksi harus mengarah untuk menahan perubahan fluks magnet.

Mikrofon dasar bekerja dengan menggunakan gelombang suara yang menggetarkan diafragma di dalam mikrofon, yang dihubungkan ke gulungan kabel yang mengelilingi magnet permanen. Saat kumparan kawat bergerak, fluks magnet melalui kumparan berubah, menginduksi EMF dan arus listrik. Suara telah diubah menjadi sinyal listrik.