Номер 3, страница 380 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Как осуществлялась магнитная запись звука?

3. Как осуществлялась магнитная запись звука?

Магнитная запись звука — это аналоговый метод, основанный на преобразовании звуковых колебаний в изменения магнитного поля, которые затем "запоминаются" на носителе с ферромагнитным слоем (например, на магнитной ленте). Процесс включает в себя запись, воспроизведение и стирание.

Процесс записи:

1. Преобразование звука в электрический сигнал. Звуковые волны (колебания давления воздуха) улавливаются микрофоном. Микрофон преобразует эти механические колебания в переменный электрический ток, называемый аудиосигналом. Частота и амплитуда этого тока в точности соответствуют частоте и амплитуде исходных звуковых волн.

2. Усиление сигнала. Полученный от микрофона электрический сигнал очень слаб, поэтому он поступает на усилитель, который увеличивает его мощность до уровня, достаточного для управления записывающей головкой.

3. Создание переменного магнитного поля. Усиленный аудиосигнал подается на обмотку записывающей головки. Записывающая головка представляет собой электромагнит с сердечником, имеющим очень узкий зазор. Протекающий по обмотке переменный ток создает в сердечнике переменное магнитное поле, которое концентрируется в области зазора.

4. Намагничивание носителя. Магнитная лента, представляющая собой пластиковую основу с нанесенным на нее слоем ферромагнитного порошка (например, оксида железа $Fe_2O_3$), с постоянной скоростью протягивается вдоль зазора записывающей головки. Переменное магнитное поле в зазоре воздействует на ферромагнитные частицы на ленте и намагничивает их. Степень и полярность намагниченности каждого участка ленты оказываются пропорциональны мгновенному значению аудиосигнала в тот момент, когда этот участок проходил мимо зазора. Таким образом, на ленте создается "магнитный отпечаток" или фонограмма, являющаяся аналогом исходного звука.

5. Высокочастотное подмагничивание. Для получения качественной записи без искажений (вызванных нелинейностью кривой намагничивания ферромагнетиков) к полезному аудиосигналу подмешивают дополнительный переменный ток очень высокой, не слышимой человеком частоты (обычно 40-150 кГц). Этот ток "выводит" рабочий режим на линейный участок характеристики намагничивания, что значительно снижает искажения и улучшает качество записи.

Процесс воспроизведения:

Процесс воспроизведения является обратным процессу записи и основан на явлении электромагнитной индукции.

1. Создание переменного магнитного потока. Записанная магнитная лента протягивается с той же скоростью мимо зазора воспроизводящей головки (которая по конструкции очень похожа на записывающую, а часто это одна и та же универсальная головка).

2. Индукция ЭДС. Движущиеся намагниченные участки ленты создают в сердечнике воспроизводящей головки переменный магнитный поток. Согласно закону Фарадея для электромагнитной индукции, изменение магнитного потока $d\Phi_B$ через катушку индуцирует в ней электродвижущую силу (ЭДС) $\mathcal{E}$: $ \mathcal{E} = -N \frac{d\Phi_B}{dt} $, где $\text{N}$ — число витков в катушке. Таким образом, в обмотке головки возникает переменный электрический ток, который является точной копией того сигнала, что был записан.

3. Восстановление звука. Этот слабый электрический сигнал усиливается и подается на динамик или наушники, которые преобразуют его обратно в механические колебания, создавая слышимый нами звук.

Стирание записи:

Перед новой записью старую информацию необходимо стереть. Для этого лента пропускается через стирающую головку. На эту головку подается мощный переменный ток высокой частоты, который создает сильное переменное магнитное поле. Это поле хаотично перемагничивает домены ферромагнитного слоя, приводя ленту в размагниченное, "чистое" состояние.

Ответ: Магнитная запись звука осуществлялась путем преобразования звуковых волн в переменный электрический ток с помощью микрофона, который затем усиливался и подавался на записывающую головку. Эта головка создавала переменное магнитное поле, которое намагничивало движущуюся мимо нее магнитную ленту, оставляя на ней магнитный след, соответствующий исходному звуку. При воспроизведении лента двигалась мимо воспроизводящей головки, где переменное магнитное поле с ленты индуцировало в головке слабый электрический ток (явление электромагнитной индукции). Этот ток, после усиления, преобразовывался обратно в звук с помощью динамика.