diapazon-plus.ru
Громкоговоритель – это девайс, который используется для усиления и воспроизведения звука. Ты, наверняка, знаком с этим устройством, ведь оно применяется в различных ситуациях, от звуковой системы на концерте до динамика в твоем мобильном телефоне.
В физике 11 класса ты изучаешь много тем, связанных с звуком, и громкоговоритель – одна из них. Но как же он работает?
На самом деле, принцип работы громкоговорителя основан на законах электромагнетизма, которые ты изучал в курсе физики. Главной частью громкоговорителя является двигатель, состоящий из магнита и катушки провода.
Принцип работы громкоговорителя
Внутри громкоговорителя присутствует катушка, намотанная на каркас. Катушка является проводником, по которому протекает переменный электрический ток. Когда ток проходит через катушку, он создает магнитное поле вокруг нее.
Рядом с катушкой находится постоянный магнит, создающий свое магнитное поле. При подаче тока на катушку происходит взаимодействие магнитного поля катушки и постоянного магнитного поля. Это взаимодействие приводит к перемещению катушки вверх и вниз.
Катушка присоединена к диафрагме — тонкой мембране, которая излучает звуковые волны. Изменение положения катушки влечет за собой вибрации диафрагмы, что приводит к созданию звука.
Чем больше сила и частота приложенного электрического сигнала, тем сильнее будет вибрация диафрагмы и громкость звука. Таким образом, громкоговоритель позволяет нам слышать и воспроизводить звуковые сигналы различной интенсивности и частоты.
Физика 11 класс
Механика — это раздел физики, который изучает движение тел и его причины. Раздел подразделяется на кинематику, изучающую движение безотносительно сил, и динамику, изучающую движение взаимодействующих тел.
Электричество и магнетизм — это раздел физики, который изучает электрические и магнитные явления. В этом разделе учатся законы Кулона, закон Ома, законы Фарадея и другие.
Оптика — это раздел физики, который изучает свет и его свойства. В этом разделе учатся законы преломления и отражения света, явление дифракции и интерференции.
Атомная физика — это раздел физики, который изучает строение и свойства атомов. В этом разделе учатся понятия атомного ядра, радиоактивности и ядерных реакций.
Изучение физики в 11 классе помогает ученикам понять мир вокруг себя и осознать принципы, на которых строится наша реальность. Знания, полученные в ходе изучения физики, могут быть применены в различных сферах жизни, помогая понять и объяснить разные явления и процессы.
Превращение электрического сигнала в звук
Основной элемент громкоговорителя — динамик, который состоит из электромагнита (магнита) и подвижной катушки, называемой звуковой катушкой. Когда электрический сигнал проходит через звуковую катушку, она начинает колебаться в соответствии с изменениями сигнала.
Магнит создает постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с катушкой. Когда электрический ток проходит через катушку, возникает магнитное поле вокруг нее. Взаимодействие магнитного поля магнита и поля катушки вызывает движение катушки вверх и вниз.
Катушка привязана к конусу динамика и, двигаясь вверх и вниз, вызывает колебания воздуха, которые превращаются в звуковые волны. Звуковые волны распространяются в окружающую среду и воспринимаются ухом как звук.
Таким образом, громкоговоритель преобразует электрический сигнал в механические колебания и последующие звуковые волны. Дополнительные элементы, такие как корпус и диффузор, улучшают качество и направление звука.
Это основной принцип работы громкоговорителя, который широко используется в различных аудиоустройствах, начиная от простых радио и телефонов, и заканчивая сложными аудиосистемами в театрах и концертных залах.
Роль электрического тока
- Электромагнит – одна из основных частей громкоговорителя, преобразующая электрический сигнал в звуковые колебания. При прохождении электрического тока через катушку с проводами образуется магнитное поле, вызывающее колебания диафрагмы громкоговорителя и воспроизводящее звук. Таким образом, электрический ток позволяет создать электромагнитное поле, необходимое для работы громкоговорителя.
- Усилитель – еще одна важная компонента громкоговорителя, который усиливает слабый электрический сигнал, получаемый от источника звука, до уровня, пригодного для работы громкоговорителя. Благодаря электрическому току, усилителю удается усилить звуковой сигнал без искажений и воспроизвести его с нужным уровнем громкости.
Таким образом, электрический ток выполняет ключевую роль в работе громкоговорителя, позволяя преобразовывать и усиливать звуковые сигналы и обеспечивая их воспроизведение.
Физические свойства громкоговорителя
- Импеданс: это сопротивление, которое громкоговоритель представляет для электрического сигнала. Импеданс измеряется в омах и определяет эффективность передачи сигнала от усилителя к громкоговорителю.
- Чувствительность: это мера способности громкоговорителя генерировать звуковое давление при заданном уровне входного сигнала. Чувствительность измеряется в децибелах (дБ) и показывает, насколько громкоговоритель эффективен в преобразовании электрического сигнала в звук.
- Диапазон воспроизводимых частот: это диапазон частот, которые громкоговоритель способен воспроизвести. Различные громкоговорители имеют разные диапазоны воспроизводимых частот, и выбор громкоговорителя зависит от требований конкретного приложения.
- Диаграмма направленности: громкоговоритель излучает звуковые волны в определенном направлении в пространстве. Диаграмма направленности показывает, как громкоговоритель сфокусирован на определенную область и как его звуковое излучение распределено в пространстве.
- Спектральный состав звука: громкоговоритель способен воспроизвести звуки разной природы и различных частот. Спектральный состав звука определяет, какие частоты компоненты звука воспроизводит громкоговоритель, и влияет на общее качество звучания.
Понимание физических свойств громкоговорителя помогает в выборе подходящего устройства для конкретных задач и создании оптимальной аудиосистемы.
Импеданс и сопротивление
Сопротивление – это сила, которая противодействует потоку электрического тока. Оно измеряется в омах и зависит от материала, из которого сделан громкоговоритель, его размера и формы.
Реактивное сопротивление – это сопротивление, которое возникает из-за изменения фазы между током и напряжением при работе с переменным током. Оно зависит от частоты электрического сигнала и может быть индуктивным или ёмкостным.
Импеданс громкоговорителя зависит от его конструкции и свойств материалов, используемых в его изготовлении. Правильный расчет и соотнесение импеданса громкоговорителя с импедансом усилителя является важным аспектом при подключении громкоговорителя к аудио системе.
Устройство громкоговорителя
| Компонент | Описание |
| Магнит | Громкоговоритель содержит постоянный магнит, который создает магнитное поле. |
| Катушка | На катушке находится обмотка провода, через которую пропускается электрический ток. |
| Диафрагма | Диафрагма — это тонкий, гибкий материал, такой как пластик или бумага, который колеблется под воздействием звуковых волн. |
| Звуковая катушка | При подаче электрического тока через катушку создается магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом и приводит в движение диафрагму, создавая звуковые колебания. |
| Резонатор | Некоторые громкоговорители также содержат резонатор, который помогает усилить определенные частоты звука и улучшить качество звучания. |
Когда электрический сигнал проходит через катушку громкоговорителя, создается переменное магнитное поле. Это магнитное поле взаимодействует с постоянным магнитом, что приводит к движению диафрагмы. Диафрагма начинает колебаться, создавая звуковые волны, которые распространяются через воздух и воспроизводят звук.
Конус и диффузор
Конус изготавливается из легких материалов, таких как бумага или полимеры, чтобы обеспечить максимальную колебательную свободу. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать колебания, но при этом легким, чтобы иметь возможность излучать звуковые волны.
Диффузор представляет собой часть громкоговорителя, которая помогает равномерно распространять звук по всему помещению. Он расположен на передней стороне конуса и направляет звуковые волны в нужном направлении. Диффузор может иметь различную форму, но его основная задача — расширять звуковой поток и обеспечивать его однородное распределение.
Звук, создаваемый громкоговорителем, проходит через конус, который колеблется и создает звуковые волны. Диффузор направляет эти звуковые волны в нужном направлении, обеспечивая их равномерное распространение. Благодаря взаимодействию конуса и диффузора громкоговорители способны создавать различные тоны и частоты звуков.
Таким образом, конус и диффузор являются ключевыми элементами в работе громкоговорителя, обеспечивая его функциональность и качество воспроизведения звука.