¿Cómo hacer un micrófono?

Si os pregunto qué significa la palabra transductor posiblemente os quedéis igual, pero estos aparatos inundan nuestro día a día. Un transductor es simplemente un dispositivo capaz que convertir energía de cierto tipo (mecánica, eléctrica, etc.) en otro tipo de energía, y como podéis imaginar, un micrófono es un transductor: transforma la energía mecánica de las vibraciones del sonido en una señal eléctrica. Pues bien, ¿Cómo podríamos “inventar” un micrófono a partir de conocimientos básicos de física? Simplemente necesitamos saber dos cosas:

1. El sonido que percibimos es el resultado de la vibración de las moléculas de aire, que han comenzado a vibrar a causa de una fuente (por ejemplo, tus cuerdas vocales vibrando al hablar serían la fuente) y que son capaces de hacer que otras cosas vibren al chocar contra ellas (por ejemplo, una membrana).

2. La Ley de Lenz-Faraday de inducción electromagnética. En 1831, Michael Faraday se dio cuenta de que si hacías pasar un imán a través de una espira (para nosotros, un lazo cerrado en el plano sin autointersecciones hecho con un material conductor, para los topólogos, una circunferencia de cobre, por ejemplo), en el cable de la espira aparecía corriente eléctrica siempre que el imán se estuviera moviendo relativo a la espira. Lenz observó que la corriente que aparece en la espira genera un campo magnético que se opone al del imán (por ejemplo, si metes el imán en la espira, la espira intentará sacarlo).

Un campo magnético que cambia en el tiempo provoca una corriente eléctrica en la espira (cuadrada en el caso del dibujo).

Con estos ingredientes ya podemos hacer un micrófono: si pegamos una bobina (muchas espiras una detrás de otra) a una membrana, y enfrentamos esto a un imán, cuando emitamos sonidos a la membrana, ésta empezará a vibrar y con ella la bobina, que se moverá relativa al imán, por lo que aparecerá en la bobina una corriente eléctrica que podemos recoger con cualquier programa de grabación de un ordenador.

Éste aparato se denomina transductor electromagnético y es de los dispositivos más simples usados para transformar energía. Junto a mi compañero Jesús González Senent modelamos el comportamiento de este tipo de dispositivos y usamos Matlab-Simulink® para ver su respuesta teniendo en cuenta parámetros que no he comentado en esta entrada. Si quieres echarle un ojo al trabajo del que te hablo y profundizar en la física que hay detrás, pincha aquí.

Modelo en Simulink® de un transductor electromagnético.

El lector avispado se habrá dado cuenta de que este proceso podría hacerse a la inversa: Si una corriente recorre la bobina, ésta generará un campo magnético que interactuará con el imán por la ley de Lenz, por lo que la bobina y por consiguiente la membrana, comenzará a vibrar y emitirá sonido. Efectivamente. Esto es un altavoz.

En el siguiente vídeo, de Jaime Altozano y QuantumFracture, podéis ver cómo ponen en práctica lo que he comentado aquí: fabrican un altavoz con un vaso de plástico, una bobina y un imán, y por último usan un altavoz para grabar lo que luego reproducen en un micrófono.