Номер 4, страница 380 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Как осуществлялось воспроизведение магнитной звукозаписи?

3. Как осуществлялась магнитная запись звука?

Магнитная запись звука — это процесс преобразования звуковых колебаний в изменения магнитного поля, которые "запоминаются" на носителе с магнитным слоем (например, на магнитной ленте). Процесс осуществлялся в несколько этапов:

1. Преобразование звука в электрический сигнал. Звуковые волны, представляющие собой колебания давления воздуха, попадают на мембрану микрофона. Микрофон преобразует эти механические колебания в переменный электрический ток, характеристики которого (частота и амплитуда) в точности соответствуют исходным звуковым волнам.

2. Усиление сигнала. Электрический сигнал, получаемый с микрофона, очень слабый. Поэтому перед подачей на записывающую головку его усиливают с помощью электронного усилителя до необходимого уровня.

3. Запись на носитель. Усиленный электрический сигнал поступает на обмотку записывающей головки. Записывающая головка — это, по сути, электромагнит с сердечником, имеющим узкий зазор. Когда по обмотке течет переменный ток, в зазоре головки создается переменное магнитное поле. Магнитная лента, покрытая слоем ферромагнитного порошка (например, оксида железа), с постоянной скоростью протягивается мимо зазора головки. Магнитное поле воздействует на частицы ферромагнетика и намагничивает их. В результате на ленте остается "отпечаток" — чередующиеся намагниченные участки, чья остаточная намагниченность в точности повторяет форму исходного звукового сигнала.

Для повышения качества записи и уменьшения искажений к полезному звуковому сигналу подмешивали высокочастотный ток подмагничивания. Это позволяло линеаризовать процесс намагничивания ленты.

Ответ: Магнитная запись звука осуществлялась путем преобразования звуковых волн в переменный электрический ток с помощью микрофона, последующего усиления этого тока и подачи его на записывающую головку. Головка создавала переменное магнитное поле, которое намагничивало движущуюся мимо нее магнитную ленту, оставляя на ней магнитный "след", соответствующий исходному звуку.

4. Как осуществлялось воспроизведение магнитной звукозаписи?

Воспроизведение магнитной звукозаписи — это процесс, обратный записи. Его цель — преобразовать магнитный "след" на носителе обратно в звуковые колебания. Процесс состоял из следующих шагов:

1. Считывание магнитного сигнала. Записанная магнитная лента протягивалась с той же постоянной скоростью, что и при записи, мимо воспроизводящей головки. Часто в бытовых магнитофонах использовалась универсальная головка, которая работала и на запись, и на воспроизведение. Конструктивно она была похожа на записывающую: сердечник с обмоткой и зазором.

2. Электромагнитная индукция. Когда намагниченные участки ленты проходили мимо зазора головки, они создавали в ее сердечнике переменный магнитный поток. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, этот изменяющийся во времени магнитный поток наводил в обмотке головки электродвижущую силу (ЭДС), то есть создавал слабый переменный электрический ток. Форма этого тока точно повторяла изменения намагниченности на ленте.

3. Усиление и коррекция сигнала. Полученный с воспроизводящей головки электрический сигнал был очень слабым, поэтому его необходимо было усилить в несколько тысяч раз с помощью усилителя воспроизведения. Кроме того, сигнал подвергался частотной коррекции (эквалайзер), чтобы компенсировать особенности процесса записи-воспроизведения (например, спад высоких частот).

4. Преобразование в звук. Усиленный и скорректированный электрический сигнал подавался на динамик (громкоговоритель) или наушники. Динамик преобразовывал электрические колебания обратно в механические колебания своей диафрагмы, которые, в свою очередь, создавали в воздухе звуковые волны, воспринимаемые человеческим ухом как звук.

Ответ: Воспроизведение осуществлялось путем протягивания магнитной ленты с записью мимо воспроизводящей головки. Переменное магнитное поле ленты создавало в обмотке головки слабый электрический ток (ЭДС индукции). Этот ток усиливался, корректировался и подавался на динамик, который преобразовывал его обратно в звук.

5. Как устроена магнитная память компьютера?

Магнитная память компьютера, ярким представителем которой является жесткий диск (HDD – Hard Disk Drive), предназначена для долговременного хранения больших объемов цифровой информации (данных и программ). Ее устройство основано на принципах магнитной записи, но адаптировано для хранения двоичных данных (битов — 0 и 1).

Основные компоненты и структура:

1. Магнитные диски (пластины, "блины"). Внутри герметичного корпуса HDD находятся один или несколько жестких дисков, изготовленных из алюминия или стекла и покрытых с обеих сторон тончайшим слоем ферромагнитного материала. Эти диски вращаются с высокой скоростью (обычно от 5400 до 7200 оборотов в минуту и выше).

2. Блок головок чтения/записи. Для каждой поверхности диска существует своя головка чтения/записи. Все головки закреплены на общем блоке-коромысле (actuator arm). Специальный привод перемещает этот блок, позиционируя головки над нужным местом на диске. В рабочем режиме головки не касаются поверхности диска, а "парят" над ней на расстоянии в несколько нанометров благодаря воздушной подушке, создаваемой вращением дисков.

3. Организация данных. Данные на диске организованы иерархически:
• Дорожки (Tracks): Каждая поверхность диска размечается на тысячи концентрических окружностей, называемых дорожками.
• Секторы (Sectors): Каждая дорожка делится на небольшие сегменты, называемые секторами. Сектор — это минимальная адресуемая единица хранения данных (обычно 512 байт или 4 КБ).
• Цилиндры (Cylinders): Совокупность дорожек, расположенных на одном и том же расстоянии от центра на всех поверхностях всех дисков, называется цилиндром.

Принцип работы:
• Запись данных: Для записи бита информации (0 или 1) контроллер диска подает на головку электрический ток определенного направления. Головка создает локальное магнитное поле, которое изменяет ориентацию магнитных доменов в маленькой области сектора на диске. Направление намагниченности (например, северный полюс "вверх" или "вниз") кодирует значение бита. Последовательность таких намагниченных областей представляет собой записанные данные.
• Чтение данных: Для чтения головка перемещается над дорожкой. Современные головки используют магниторезистивный эффект — их электрическое сопротивление изменяется в зависимости от направления магнитного поля проходящего под ними участка диска. Электроника считывает эти изменения сопротивления, преобразуя их обратно в последовательность нулей и единиц.

Ответ: Магнитная память компьютера (например, жесткий диск) состоит из вращающихся магнитных дисков и блока головок чтения/записи. Информация хранится в виде намагниченных участков на концентрических дорожках диска. Запись происходит путем намагничивания этих участков головкой, а чтение — путем детектирования изменений магнитного поля, что позволяет воспроизвести сохраненные двоичные данные (0 и 1).