Guitar điện là một trong những ứng dụng thực tế cực kỳ thú vị của vật lý – đặc biệt là hiện tượng cảm ứng điện từ. Khác với guitar thùng (guitar acoustic) sử dụng thùng cộng hưởng, guitar điệ
25/28
Guitar điện là một trong những ứng dụng thực tế cực kỳ thú vị của vật lý – đặc biệt là hiện tượng cảm ứng điện từ. Khác với guitar thùng (guitar acoustic) sử dụng thùng cộng hưởng, guitar điện không phát ra âm thanh to từ thân đàn. Thay vào đó, nó chuyển dao động dây đàn thành tín hiệu điện, rồi khuếch đại bằng loa. Dưới mỗi dây đàn có pickup, là một nam châm cuốn bằng dây đồng . Khi bạn gảy dây, dây đàn (làm bằng kim loại) dao động trong từ trường của pickup. Khi dây kim loại dao động, nó cắt qua các đường sức từ của nam châm. Theo định luật Faraday, dòng điện cảm ứng được sinh ra. Dòng điện này có tần số giống tần số dao động của dây đàn. Dao động điện này chính là tín hiệu âm thanh điện tử.
Giả sử pickup tạo ra từ trường có cảm ứng từ 0,02T. Dây đàn dao động điều hoà tạo ra nốt La với tần số 440 Hz và biên độ dao động của dây đàn là 1 mm. Chiều dài của pickup là 5 cm. Suất điện động cực đại mà dây đàn tạo ra khi người chơi đàn gảy âm La là bao nhiêu mV? (làm tròn đến hàng phần trăm)
Dây đàn dao động theo phương trình: $x = A\cos(\omega t + \varphi) = 1\cdot \cos(880\pi t + \varphi)$
Pickup có chiều dài $L$ nên diện tích dây đàn quét trong khoảng thời gian $t$ là:
$\Delta S = A\cdot L\cdot \cos(\omega t + \varphi)$
Từ thông: $\phi = B\cdot A\cdot L\cdot \cos(\omega t + \varphi)$
Suất điện động do dây đàn sinh ra: $e = -\dfrac{d\phi}{dt} = B\cdot A\cdot L\cdot \omega \cdot \sin(\omega t + \varphi)$
Suất điện động cực đại do dây đàn tạo ra là: $E_0 = B\cdot A\cdot L\cdot \omega = 0{,}02\cdot 10^{-3}\cdot 0{,}05\cdot 880\cdot \pi = 2{,}76\ \text{mV}$