Номер 3, страница 42 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

3. Можно ли использовать в качестве чувствительного элемента микрофона одну из обкладок конденсатора, колеблющуюся под действием звуковой волны?

3. Да, можно. Более того, именно на этом принципе основана работа конденсаторных микрофонов, которые широко используются в профессиональной звукозаписи благодаря своей высокой чувствительности и точности.

Принцип действия такого устройства следующий:

1. Конструкция представляет собой конденсатор, у которого одна обкладка (задняя пластина) неподвижна, а вторая представляет собой очень тонкую и гибкую проводящую мембрану (диафрагму), которая может свободно колебаться.

2. Звуковая волна — это чередование областей повышенного и пониженного давления воздуха. Попадая на мембрану, она заставляет её колебаться вперед и назад относительно неподвижной обкладки.

3. Колебания мембраны приводят к изменению расстояния $d$ между обкладками конденсатора.

4. Электроемкость плоского конденсатора зависит от расстояния между обкладками и описывается формулой: $C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$ где $S$ — площадь обкладок, $d$ — расстояние между ними, $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды между обкладками (для воздуха $\varepsilon \approx 1$), $\varepsilon_0$ — электрическая постоянная.

5. Когда расстояние $d$ изменяется в такт со звуковыми колебаниями, электроемкость конденсатора $C$ также изменяется.

6. Чтобы превратить эти изменения емкости в электрический сигнал, конденсатор включают в электрическую цепь и подают на него постоянное поляризующее напряжение (или используют конденсатор с постоянным зарядом, как в электретных микрофонах). Если заряд на обкладках $q$ поддерживается постоянным, то напряжение на конденсаторе $U = q/C$ будет изменяться, так как изменяется емкость. Поскольку $C$ обратно пропорционально $d$, напряжение $U$ будет изменяться прямо пропорционально расстоянию $d$. Таким образом, колебания напряжения на конденсаторе будут в точности повторять механические колебания мембраны, вызванные звуковой волной.

Полученный переменный электрический сигнал является аналогом исходной звуковой волны. После усиления его можно записывать или воспроизводить.

Ответ: Да, можно. Такой принцип используется в работе конденсаторных микрофонов, где колеблющаяся под действием звука мембрана (одна из обкладок конденсатора) изменяет емкость конденсатора, что приводит к генерации электрического сигнала, повторяющего форму звуковой волны.