Teorija elektrike zvuka automobila – magnetska polja
Nastavak naše rasprave o električnoj teoriji zvuka automobila dovodi nas do rasprave o tome kako protok električne energije kroz vodič stvara magnetska polja oko provodnika. Razumijevanje odnosa između protoka struje i magnetizma ključno je za razumijevanje rada zvučnika.
Povijest elektromagnetizma
Prva dokumentirana korelacija između elektriciteta i magnetizma došla je od Giana Domenica Romagnosija, talijanskog pravnika iz 19. stoljeća koji je primijetio da magnetizirana igla koja se pomiče u prisutnosti voltičnog stupca (prethodnika baterije). Hans Christian Ørsted primijetio je sličnu pojavu u travnju 1820. Postavljao je materijale za večernje predavanje i primijetio da je igla kompasa promijenila smjer kada je spojio bateriju na strujni krug. Ni Romagnosi ni Ørsted nisu mogli objasniti fenomen, ali su znali da postoji definiran odnos.
Godine 1873. James Clark Maxwell objavio je publikaciju pod naslovom Rasprava o elektricitetu i magnetizmu , koji je objasnio prisutnost četiri učinka:
- Električni naboji se međusobno privlače ili odbijaju silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih:za razliku od naboja koji se privlače, slični se odbijaju.
- Magnetski polovi (ili stanja polarizacije na pojedinačnim točkama) privlače ili odbijaju jedan drugog na način sličan pozitivnim i negativnim nabojima i uvijek postoje kao parovi:svaki sjeverni pol povezan je s južnim polom.
- Električna struja unutar žice stvara odgovarajuće obodno magnetsko polje izvan žice. Njegov smjer (u smjeru kazaljke na satu ili suprotno) ovisi o smjeru struje u žici.
- Struja se inducira u petlji žice kada se ona pomiče prema ili od magnetskog polja, ili se magnet pomiče prema ili od njega; smjer struje ovisi o smjeru kretanja.
Što uzrokuje magnetsko polje kada struja teče?
Elektricitet je kretanje elektrona u i iz vodiča. Jedan elektron uđe na kraj vodiča, sudari se s drugim elektronom i tako sve dok drugi elektron ne napusti drugi kraj vodiča i uđe u teret.
Budući da postoji više elektrona u vodiču kada struja teče, ravnoteža između negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih iona je poremećena i tako uzrokuje neravnotežu u magnetskom polju oko vodiča.
Mogli bismo posvetiti tisuće riječi objašnjenju kako atomi funkcioniraju. Ali ukratko, jezgra atoma ima jezgru od pozitivno nabijenih protona s hrpom negativno nabijenih elektrona koji kruže oko jezgre. Kada nema protoka struje, atom nema magnetsko polje jer su količina i put elektrona oko protona uravnoteženi. Kada izbacimo elektron iz jednog atoma u drugi, atomi postaju neuravnoteženi i tako stvaraju neto magnetsko polje.
Objašnjenje u većoj mjeri
Kada struja teče s pozitivnog pola baterije na negativni, oko vodiča se stvara magnetsko polje. Ako pogledate sliku u nastavku, vidjet ćete smjer magnetskog polja u odnosu na protok energije.
U školama se to često naziva pravilom desne ruke. Ako desnom rukom omotate vodič s palcem ispruženim prema gore u smjeru toka struje (stavite plus ispod ruke, a negativ iznad), vaši prsti pokazuju u smjeru magnetskog polja.
Imajte na umu da se kod audio signala polaritet struje mijenja iz pozitivnog u negativni na isti način na koji vibracije koje proizvodi netko tko govori ili svira instrument stvaraju tlak i razrjeđuju zrak kako bi proizveli zvuk.
Kako magnetizam čini zvučnik
Konvencionalni zvučnici s pokretnom zavojnicom koriste zavojnicu žice (zvanu glasovna zavojnica) i fiksni magnet. Električna energija iz pojačala teče kroz glasovnu zavojnicu i stvara magnetsko polje. Polaritet magnetskog polja povlači glas prema unutra ili ga gura van u količini proporcionalnoj snazi magnetskog polja.
Donji dijagram prikazuje silu koja djeluje na glasovnu zavojnicu dok struja teče kroz pozitivnu polovicu audio valnog oblika.
Ovaj dijagram prikazuje silu koja djeluje na glasovnu zavojnicu dok struja teče kroz negativnu polovicu audio valnog oblika.
Kako se polaritet struje mijenja, tako se mijenja i sila koja djeluje na glasovnu zavojnicu, koja je pričvršćena na membranu zvučnika kroz formirač glasovne zavojnice.
Magnetizam nije uvijek koristan
Što se tiče zvučnika, oslanjamo se na magnetska polja i potrebna su nam za njihov rad. Uz to, magnetizam nam ne ide uvijek u prilog.
Ako kroz vodič teče velika struja, oko tog vodiča će biti jako magnetsko polje. Ako stavimo drugi vodič u to magnetsko polje, napon će se proizvesti preko drugog komada žice.
U našim vozilima, mnogi uređaji poput ventilatora, senzora, alternatora, modula za upravljanje rasvjetom i računala stvaraju magnetska polja koja sadrže visokofrekventnu buku. Kada nepropisno oklopljeni interkonekt prolazi kroz jedno od ovih polja, može pokupiti taj šum i proizvesti napon na vodiču. Zbog ovog je fenomena važno da vaš instalater provede interkonekcijske kabele i često žice zvučnika u vašem automobilu dalje od izvora električne buke.
Konzultirajte se s lokalnim stručnjacima za instalaciju mobilne elektroničke opreme
Kada dođe vrijeme za nadogradnju zvučnog sustava u vašem vozilu, posjetite lokalnog specijaliziranog prodavača opreme za mobilne uređaje. Imaju obuku i iskustvo kako bi osigurali da će vaš novi audio sustav zvučati sjajno i bez neželjene buke!
U našem sljedećem članku govorit ćemo o induktivnosti i kapacitivnosti te o tome kako te karakteristike utječu na visokofrekventne električne signale.
Ovaj je članak napisao i producirao tim na www.BestCarAudio.com. Umnožavanje ili korištenje bilo koje vrste je zabranjeno bez izričitog pismenog dopuštenja 1sixty8 media.