Théorie électrique de l'audio automobile – Champs magnétiques

Poursuivre notre discussion sur la théorie électrique de l'audio de voiture nous amène à une discussion sur la façon dont le flux d'électricité à travers un conducteur crée des champs magnétiques autour du conducteur. Comprendre la relation entre le flux de courant et le magnétisme est essentiel pour comprendre le fonctionnement d'un haut-parleur.

Histoire de l'électromagnétisme

La première corrélation documentée entre l'électricité et le magnétisme est venue de Gian Domenico Romagnosi, un juriste italien du 19ème siècle qui a remarqué qu'un aiguille aimantée déplacée en présence d'une pile voltaïque (ancêtre d'une pile). Hans Christian Ørsted a observé un événement similaire en avril 1820. Il installait du matériel pour une conférence du soir et a remarqué qu'une aiguille de boussole changeait de direction lorsqu'il connectait une batterie à un circuit. Ni Romagnosi ni Ørsted ne pouvaient expliquer le phénomène, mais ils savaient qu'il existait une relation définie.

En 1873, James Clark Maxwell a publié une publication intitulée A Treatise on Electricity and Magnetism , ce qui explique la présence de quatre effets :

1. Les charges électriques s'attirent ou se repoussent avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare :des charges différentes s'attirent, des charges semblables se repoussent.
2. Les pôles magnétiques (ou états de polarisation à des points individuels) s'attirent ou se repoussent d'une manière similaire aux charges positives et négatives et existent toujours par paires :chaque pôle nord est relié à un pôle sud.
3. Un courant électrique à l'intérieur d'un fil crée un champ magnétique circonférentiel correspondant à l'extérieur du fil. Son sens (sens horaire ou anti-horaire) dépend du sens du courant dans le fil.
4. Un courant est induit dans une boucle de fil lorsqu'il est déplacé vers ou loin d'un champ magnétique, ou lorsqu'un aimant est déplacé vers ou loin de celui-ci ; le sens du courant dépend de celui du mouvement.

Qu'est-ce qui cause un champ magnétique lorsque l'électricité circule ?

L'électricité est le mouvement des électrons entrant et sortant d'un conducteur. Un électron entre dans l'extrémité d'un conducteur, heurte un autre électron, et ainsi de suite jusqu'à ce qu'un autre électron quitte l'autre extrémité du conducteur et entre dans la charge.

Comme il y a effectivement plus d'électrons dans le conducteur lorsque le courant circule, l'équilibre entre les électrons chargés négativement et les ions chargés positivement est bouleversé et provoque ainsi un déséquilibre du champ magnétique autour du conducteur.

Nous pourrions consacrer des milliers de mots à expliquer le fonctionnement des atomes. Mais en bref, le noyau d'un atome a un noyau de protons chargés positivement avec un groupe d'électrons chargés négativement entourant ce noyau. Lorsqu'il n'y a pas de courant, un atome n'a pas de champ magnétique car la quantité et le chemin des électrons autour des protons sont équilibrés. Lorsque nous projetons un électron hors d'un atome et dans un autre, les atomes deviennent déséquilibrés et produisent ainsi un champ magnétique net.

Une explication à plus grande échelle

Lorsque l'électricité circule de la borne positive d'une batterie vers la borne négative, un champ magnétique est créé autour du conducteur. Si vous regardez l'image ci-dessous, vous verrez la direction du champ magnétique par rapport au flux de puissance.

Dans les écoles, cela est souvent appelé la règle de la main droite. Si vous enroulez votre main droite autour d'un conducteur avec votre pouce tendu vers le haut dans la direction du flux de courant (en mettant le positif sous votre main et le négatif au-dessus), vos doigts pointent dans la direction du champ magnétique.

Gardez à l'esprit que pour les signaux audio, la polarité du courant passe du positif au négatif de la même manière que les vibrations produites par quelqu'un qui parle ou joue d'un instrument pressurisent et raréfient l'air pour produire du son.

Comment le magnétisme fait fonctionner un haut-parleur

Les haut-parleurs à bobine mobile conventionnels utilisent une bobine de fil (appelée bobine acoustique) et un aimant fixe. L'électricité de l'amplificateur traverse la bobine mobile et crée un champ magnétique. La polarité du champ magnétique tire la voix vers l'intérieur ou la repousse dans une quantité proportionnelle à la force du champ magnétique.

Le schéma ci-dessous montre la force exercée sur la bobine mobile avec le courant circulant dans la moitié positive de la forme d'onde audio.

Ce diagramme montre la force exercée sur la bobine acoustique avec le courant circulant dans la moitié négative de la forme d'onde audio.

Au fur et à mesure que la polarité du courant s'inverse, la force exercée sur la bobine acoustique, qui est fixée au cône du haut-parleur via le support de la bobine acoustique, s'inverse également.

Le magnétisme n'est pas toujours bénéfique

En ce qui concerne les haut-parleurs, nous comptons sur les champs magnétiques et en avons besoin pour fonctionner. Cela dit, le magnétisme ne joue pas toujours en notre faveur.

S'il y a une grande quantité de courant circulant dans un conducteur, il y aura un fort champ magnétique autour de ce conducteur. Si nous plaçons un autre conducteur dans ce champ magnétique, une tension sera produite à travers le deuxième morceau de fil.

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