Номер 1, страница 169 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Подготовьте сообщение по темам (на выбор):

1. «Устройство и принцип действия микрофона».

2. «Устройство и принцип действия динамика».

1. «Устройство и принцип действия микрофона»

Микрофон — это электроакустический прибор, который преобразует звуковые колебания (акустическую энергию) в электрический сигнал (электрическую энергию). Существует несколько типов микрофонов (конденсаторные, электретные, пьезоэлектрические и др.), но одним из самых распространенных является динамический микрофон, который мы и рассмотрим.

Устройство динамического микрофона включает в себя следующие основные компоненты:

• Диафрагма – очень тонкая и легкая мембрана, которая колеблется под воздействием звуковых волн.

• Звуковая катушка – катушка из тонкого медного провода, жестко прикрепленная к диафрагме.

• Постоянный магнит – создает сильное магнитное поле, в зазоре которого перемещается звуковая катушка.

• Корпус и защитная сетка – обеспечивают механическую защиту чувствительных внутренних элементов.

Принцип действия динамического микрофона основан на явлении электромагнитной индукции.

1. Звуковые волны (колебания давления воздуха) попадают на диафрагму и заставляют её колебаться в такт со звуком.

2. Вместе с диафрагмой в магнитном поле постоянного магнита начинает двигаться и прикрепленная к ней звуковая катушка.

3. Согласно закону электромагнитной индукции, при пересечении витками катушки магнитных силовых линий в ней индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), то есть возникает переменный электрический ток. Величина этой ЭДС описывается формулой: $\mathcal{E} = -N \frac{d\Phi_B}{dt}$, где $N$ — число витков в катушке, а $\frac{d\Phi_B}{dt}$ — скорость изменения магнитного потока.

4. Параметры полученного электрического сигнала (частота и амплитуда) точно соответствуют параметрам исходной звуковой волны (высоте тона и громкости). Этот слабый сигнал затем поступает на усилитель или записывающее устройство.

Микрофон преобразует звуковые колебания в электрический сигнал. В динамическом микрофоне звук заставляет колебаться диафрагму с катушкой; движение этой катушки в поле постоянного магнита создает в ней электрический ток, который является электрической копией звука, на основе принципа электромагнитной индукции.

Динамик (или динамическая головка громкоговорителя) — это электроакустическое устройство, которое выполняет задачу, обратную микрофону: оно преобразует электрический аудиосигнал в слышимые звуковые волны.

Устройство динамика во многом повторяет конструкцию динамического микрофона, но с некоторыми отличиями, обусловленными его функцией:

• Диффузор – легкий жесткий конус (часто из бумаги или полимерных материалов), имеющий большую площадь для эффективного возбуждения колебаний в воздухе.

• Звуковая катушка – катушка из провода, прикрепленная к узкой части диффузора и помещенная в магнитное поле.

• Магнитная система – мощный постоянный кольцевой магнит с магнитопроводом (керном), создающий сильное радиальное магнитное поле в узком зазоре.

• Подвес и центрирующая шайба – гибкие элементы, которые удерживают диффузор и катушку, позволяя им совершать осевые колебания с большой амплитудой.

• Корзина (каркас) – прочная рама, на которой закреплены все части динамика.

Принцип действия динамика основан на силе Ампера (или силе Лоренца), действующей на проводник с током в магнитном поле.

1. От усилителя мощности на звуковую катушку подается переменный электрический ток, форма которого соответствует звуковому сигналу.

2. Протекание тока по виткам катушки создает вокруг нее собственное переменное магнитное поле.

3. Это переменное поле взаимодействует с полем постоянного магнита. В результате на катушку действует сила, которая заставляет ее двигаться вперед и назад. Величина и направление этой силы $\vec{F}$ определяются силой тока $I$ и индукцией магнитного поля $\vec{B}$: $\vec{F} = I(\vec{L} \times \vec{B})$.

4. Поскольку катушка жестко связана с диффузором, он также начинает колебаться. Двигаясь вперед, диффузор создает область повышенного давления воздуха (сжатие), а двигаясь назад — область пониженного давления (разрежение). Эта череда сжатий и разрежений распространяется в пространстве в виде звуковой волны, которую мы и слышим.

Динамик преобразует электрический сигнал в звук. Переменный ток от усилителя, проходя через звуковую катушку в поле постоянного магнита, заставляет её двигаться под действием силы Ампера. Колебания катушки передаются на соединенный с ней диффузор, который, в свою очередь, создает в воздухе звуковые волны.