Меню

Постоянный ток в громкоговорителе

§ 5. Применение закона Ампера. Громкоговоритель

Зная направление и модуль силы, действующей на любой участок проводника с током, можно вычислить суммарную силу, действующую на весь замкнутый проводник. Для этого надо найти сумму сил, действующих на каждый участок проводника с током.

Закон Ампера используют для расчета сил, действующих на проводники с током, во многих технических устройствах. В частности — в электродвигателях, с которыми вы ознакомились в предыдущих классах.

Разберем устройство громкоговорителя.

Громкоговоритель

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой. В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке.

Громкоговоритель

Схема устройства громкоговорителя показана на рисунке (1.22, а). Звуковая катушка ЗК располагается в зазоре кольцевого магнита М. С катушкой жестко связан бумажный конус — диафрагма D. Диафрагма укреплена на упругих подвесах, позволяющих ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой. По катушке проходит переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте сигнала с микрофона или с выхода радиоприемника, проигрывателя, магнитофона. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя ОО1 (см. рис. 1.22, а) в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

Источник



Постоянный ток в громкоговорителе

3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

Электродинамический громкоговоритель является электроакусти­ческим преобразователем.

Принцип его работы основан на взаимодействии проводника с то­ком и постоянного магнитного поля. Схематически этот принцип, от­носящийся к любой электродинамической системе, показан на рис. 2 и заключается в следующем. Если в магнитное поле, обра­зованное полюсами магнита, помещен проводник, по кото­рому проходит постоянный электрический ток, то на про­водник будет действовать ме­ханическая сила, называемая электродинамической. Эта си­ла стремится вытолкнуть проводник из зоны действия магнитного поля в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля и направлению тока (правило «левой руки»). В том случае если ток, проте­кающий по проводнику, будет переменным, то сила, вытал­кивающая проводник, будет изменять свое направление с частотой переменного тока и провод­ник будет совершать колебания в магнитном поле с той же частотой. В электродинамическом громкоговорителе, типовая конструкция которого показана на рис. 3, магнитное поле сосредоточено в кольце­вом зазоре, а проводник намотан на цилиндрическом каркасе в виде звуковой катушки. Сила взаимодействия переменного тока, протека­ющего по звуковой катушке, и магнитного поля приводит в аксиальное(осевое) колебательное движение катушку и жестко соединенный с нею диффузор (конус). Количественно эта сила ( F ) пропорцио­нальна магнитной индукции в кольцевом зазоре (В, вб/м 2 ; 1 вб/м 2 = 10 4 гс), длине проводника звуковой катушки ( l , м) и силе тока ( I , а), т. е.

Устройство электродинамического громкоговорителя видно из рис. 3. Постоянный магнит 1 создает сильное магнитное поле в коль­цевом зазоре между керном 2 и передним фланцем 3. В этом зазоре помещается звуковая катушка 4, жестко соединенная с диффузором конической формы 5. Звуковая катушка расположена посередине кольцевого зазора благодаря наличию центрирующей шайбы 6, при­клеенной к диффузору вблизи места соединения его со звуковой катушкой. Края диффузора и центрирующей шайбы в виде плоского воротника крепятся к диффузородержателю 7, имеющему прорези (окна). Звуковая катушка вместе с диффузором и центрирующей шайбой образуют подвижную систему громкоговорителя. Перемещения (колебания) диффузора возбуждают в окружающем воздушном пространстве звуковые волны, воспринимаемые человеческим ухом как звуки.

Основная резонансная частота подвижной системы (частота ме­ханического резонанса громкоговорителя) зависит от ее массы и гиб­кости (упругости): чем больше масса и больше гибкость, тем ниже резонансная частота. Гибкость подвижной системы определяется гибкостями центрирующей шайбы и под­веса диффузора; гибкость подвеса диффузора обычно больше, чем гибкость центрирующей шайбы. Масса подвиж­ной системы в основном складывается из масс звуковой катушки, диффузора и соколеблющейся с диффузором (при­соединенной) массы воздуха. При вос­произведении сигнала с частотой, близ­кой или равной частоте основного резо­нанса подвижной системы громкогово­рителя, и неизменном токе в звуковой катушке амплитуда колебаний диффу­зора увеличивается и повышается зву­ковое давление на этих частотах.

Магнитная система. Амплитуда ко­лебаний диффузора, как указывалось ранее, зависит от величины магнитной индукции, существующей в кольцевом зазоре, где помещается звуковая ка­тушка. В свою очередь величина ин­дукции зависит от конструкции деталей магнитной системы и качества постоян­ного магнита. Магнитная система гром­коговорителя состоит из магнита и магнитопровода. Магнит обычно имеет форму кольца (рис. 4, а, г) или керна (рис. 4, 6, в). Коль­цевые магниты отливают из специальных алюминие-никелевых сплавов (типа «альни» ЮНД4) с присадками других материалов; для создании ну­жных индукций в зазоре они имеют достаточно большой объем и вес. Керновые магни­ты имеют меньшие размеры и вес, так как изготовляются из более высококачественных алюминий-никелево-кобаль­товых сплавов с примесями других дорогих металлов (на­пример, сплавы ЮНДК24, ЮНДК25БА и др.).

Для магнитопровода используют сталь (например, «армко»). Магнитопровод выполняют закрытым — в ви­де стакана (рис. 4, б) или открытым — в виде скобы (рис. 4, в). Вследствие трудностей изготовления магнитного керна с концом нужного диаметра и с минимальными допусками, на торцовую часть керна наклеивают круглую стальную пластинку. Ее толщина равна толщине переднего фланца. Пластинка и круглое отверстие фланца образуют кольцевой зазор. Керновые магниты позволяют создать магнитную систему громкоговорителя со значительно меньшим внешним магнитным полем рассеяния. Это очень важно для громкоговорителей, применяемых в телевизорах и радиоприемниках с внутренними магнитными антеннами; громкоговорители с кольце­выми магнитами там не могут использоваться. Наряду с магнитами из металлических сплавов широко применяются магниты, прессованные из ферритбария (марки 2БА и ЗБА). Они имеют вид сравнительно тонкой, но широкой шайбы для уменьшения магнитного сопротив­ления. Магнитная система в этом случае отличается малой высотой (рис. 4, г).

Звуковая катушка. Звуковую катушку наматывают медным или алюминиевым проводом на каркасе из плотных сортов бумаги (в ма­ломощных громкоговорителях) или алюминия, меди, а также пласт­массы (в мощных громкоговорителях). Число слоев всегда делается четным, чтобы выводы катушки были с одной стороны; чаще всего делаются два или четыре слоя. Благодаря хорошему отводу тепла допускается большая плотность тока в обмотке — от 30 до 90 а/мм 2 . Для скрепления обмотки с каркасом витки склеивают между собой и с каркасом лаком. Согласно ГОСТ 9010-67 полное электрическое сопротивление звуковой катушки должно быть одним из следующих номиналов: 4; 6,5; 8; 12,5; 16; 30; 60 Ом. Выводы обмотки приклеивают к каркасу и диффузору, а их концы припаивают к пустотелым заклепкам или скобкам, установленным на диффузоре.

К последним припаивают также специальные гибкие и очень прочные проводники, которые другими концами присоединяются к выводным контактам громкоговорителя, установленным на диффузородержателе. С целью уменьшения нелинейных искажений высота звуковой катушки делается или меньше, или больше высоты кольцевого зазора. В обоих этих случаях катушка совершает осевые перемещения в неизменном по силе магнитном поле, т.е. сохраняется постоянным среднее значение индукции.

Центрирующая шайба. Правильное положение звуковой катушки по ширине магнитного зазора обеспечивается центрирующей шайбой, которая обладает значительно большей жесткостью в поперечном оси катушки (радиальном) направлении, чем в продольном. Попе­речная жесткость важна для стабильной установки звуковой катуш­ки в магнитном зазоре так, чтобы она не касалась ни керна, ни фланца. Осевая гибкость необходима для получения достаточно низкой частоты основного резонанса подвижной системы громкогово­рителя. В тех случаях, когда частота основного резонанса сравни­тельно высока, например у высокочастотных громкоговорителей, осевая жесткость центрирующей шайбы может быть также увели­чена.

Применяются центрирующие шайбы гофрированной (рис. 5, a ) или паучковой (рис. 5,6) конструкции. Первые, получившие у нас наибольшее распространение, имеют концентрические гофры с числом гофр два — пять разнообразного профиля (синусоидального, трапецеидального и других) и делаются из пропитанной бакелито­вым или цапон-лаком хлопчатобумажной или шелковой ткани. Паучковые центрирующие шайбы изготовляются штамповкой из тонкого текстолита. У большинства громкоговорителей центрирующая шай­ба расположена с внешней стороны диффузора (рис. 5, а, б), однако она может быть расположена и внутри диффузора (рис. 5, в), буду­чи прикрепленной своей центральной частью к керну. Внутренняя центрирующая шайба не допускает больших перемещений звуковой катушки без нарушения линейности ее упругости. Поэтому она при­меняется только в маломощных и высокочастотных громкоговорите­лях, у которых перемещения звуковой катушки малы.

Довольно часто, особенно в громкоговорителях большой мощно­сти центрирующая шайба устанавливается на переднем фланце маг­нитной системы.

Диффузор. Диффузор является излучающим элементом громкого­ворителя, в значительной степени определяющим его основные элек­троакустические характеристики. Как одно целое (как поршень) диффузор колеблется только в области низших частот; на средних и высших частотах различные участки диффузора колеблются с раз­ными амплитудами и фазами, в результате чего в частотной харак­теристике громкоговорителя появляются пики и провалы. Обычно диффузор имеет коническую форму. Широко применяются два типа диффузоров: круглые и овальные (эллиптические). У последних к вершине конуса, где к нему прикрепляется каркас звуковой катуш­ки, овал переходит в круг. Овальная форма диффузора не улучшает электроакустические параметры громкоговорителя, а лишь более удобна при размещении громкоговорителя в ящиках телевизоров, магнитофонов и некоторых типов приемников. Диффузоры штампу­ют из цельных листов бумаги или отливают из бумажной массы, иногда с примесью шерсти, на сетках; толщина диффузоров колеблется от 0,1 мм в миниатюрных громкоговорителях до 0,4 мм в громкоговорителях мощностью 5—10 вт. В некоторых зарубежных громкоговорителях применяют диффузоры из полимеров и пенопла­ста, армированного с двух сторон алюминиевой фольгой, а также из металла— титана. Край диффузора (основание конуса) имеет кон­центрические гофры, которые переходят в плоский воротник, при­клеиваемый к диффузородержателю. Концентрические гофры, назы­ваемые подвесом диффузора, обеспечивают ему возможность совершать осевые перемещения.

В некоторых громкоговорителях вместо кольцевого гофра при­менен воротник из дугообразных полосок тонкой кожи или другого гибкого материала.

Высота (глубина) диффузора делается такой, чтобы обеспечить симметричное положение звуковой катушки по высоте магнитного зазора; соблюдение этого способствует уменьшению нелинейных ис­кажений громкоговорителя.

Для хорошего воспроизведения высших звуковых частот диф­фузор должен быть жестким и иметь меньшую массу. Чтобы диф­фузор обладал достаточной жесткостью, ему обычно придают кони­ческую форму с углом раскрытия от 100 до 120—130° С. При боль­ших углах диффузор оказывается недостаточно жестким, а при меньших — слишком тяжелым, так как при этом растет глубина диффузора. Жесткость конической части диффузора можно повы­сить употреблением более жестких сортов целлюлозы и последую­щей пропиткой части диффузора, прилегающей к звуковой катушке, лаками. Этой же цели способствует кривизна образующей конуса (рис. 6, а), которая предназначена главным образом для снижения субгармонических колеба­ний диффузора (на поло­вине возбуждающей часто­ты). Кроме того, иногда применяют дополнитель­ный диффузор (конус) с меньшим углом раскрытия, который прикрепляется сво­ей вершиной к основному диффузору (рис. 6,б). Вто­рой диффузор, будучи жестче, лучше воспроизводит высшие частоты, расширяя вверх границу воспроизво­димых частот. Иногда в громкоговорителях мощно­стью 5 вт и выше применяют диффузоры с кольцевой гофрировкой (рис. 6, б), у которых благодаря гибкости гофра часть диффузора, прилегающая к его основанию, как бы отключается на высших ча­стотах, уменьшая массу подвижной системы и улучшая воспроизве­дение этих частот.

Читайте также:  Ток станок иж 250

Диффузородержатель. Диффузородержатель предназначен для установки в нем диффузора, элементов подвижной системы и креп­ления громкоговорителя во внешнем оформлении, часто называе­мым акустическим. Диффузородержатели делают преимущественно из стали глубокой вытяжки, твердых сортов алюминия или отлива­ют из силумина (сплава алюминия с кремнием). Значительно реже делают диффузородержатель из пластмассы.

В диффузородержателях делаются боковые прорези (окна). Очень важно, чтобы в диффузородержателе была обеспечена парал­лельность между плоскостями, к которым крепятся воротник диф­фузора, центрирующая шайба и передний фланец магнитной систе­мы. К переднему фланцу диффузородержатель прикрепляется заклепками или винтами, реже при помощи сварки.

Классификация электродинамических громкоговорителей. Элек­тродинамические громкоговорители разделяются по электроакусти­ческим, конструктивным и эксплуатационным признакам. К первым относятся: полоса воспроизводимых частот (ширококополосные или узкополосные громкоговорители), номинальная электрическая мощ­ность, активное сопротивление звуковой катушки (низкоомные или высокоомные громкоговорители). К конструктивным признакам относятся: устройство подвижной системы (один диффузор или два, одна звуковая катушка или две, одиночный или спаренный громко­говоритель), устройство магнитной системы, форма диффузора — круглая или овальная. К эксплуатационным признакам относятся температурные и климатические условия работы громкоговорителя и его влагостойкость. Согласно ГОСТ 9010-67 сокращенные обозна­чения громкоговорителей имеют следующее значение: первая цифра указывает номинальную мощность громкоговорителя в ваттах, бук­вы указывают тип громкоговорителя (ГД — громкоговоритель элек­тродинамический, КЗ — колонка звуковая), вторая — номер разра­ботки громкоговорителя. Третья цифра указывает значение частоты механического резонанса, если этот тип громкоговорителя выпуска­ется с различными резонансными частотами. Громкоговорители, предназначенные для работы в тропических условиях, имеют в кон­це обозначения букву Т.

Источник

Новое в блогах

Сообщество «Клуб ценителей физики»

Глава 3. На всякий случай вспомним, как устроен и как работает динамик.

Динамик, или «громкоговоритель» – это устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство. Разобрав музыкальный центр или любую звуковую колонку (например, сабвуфер) домашнего кинотеатра, Вы обязательно найдёте внутри один или несколько динамиков, отличающихся по габаритам, массе, форме… Обычно динамик имеет круглую (реже – овальную) металлическую раму, к которой приклеен бумажный диффузор с центрирующей шайбой и с катушкой (соленоидом). С другой стороны к раме приклеивается постоянный круглый магнит с керном. Между магнитом и керном имеется свободное пространство, в котором может свободно двигаться катушка.

В Википедии вы можете прочесть, что слово «динамик» всё из себя неправильное, что, оказывается, так в просторечии и жаргоне нередко называют громкоговоритель. Даже какие-то фантазийные мысли высказывают по поводу происхождения слова «динамик». На самом деле всё очень просто. Громкоговоритель по-английски называется «A dynamic loudspeaker» – поэтому и «динамик». Аналогично в годы моего детства «транзистором» называли любой транзисторный радиоприёмник…

На фото 5 представлены два обычных 8-Омных динамика из старых компьютеров.

Фото 5. Обычный 8-Омный компьютерный динамик (слева) и аналогичный с вырезанным диффузором. На остатках диффузора видна приклеенная к нему гильза, на которой намотана обмотка (справа).

Как же работает динамик?

Вы можете прочитать в книжках примерно следующее. Магнит с керном создают в пространстве между собой равномерное постоянное магнитное поле. При пропускании через катушку электрического тока, в ней под действием этого постоянного магнитного поля возникает сила Ампера, F = B I l , и катушка начинает двигаться, увлекая за собой диффузор. Колеблющийся со звуковой частотой диффузор создаёт в окружающем воздухе «волны разрежения и сжатия».

Так как на катушку динамика с выходного каскада усилителя мощности подается переменное напряжение (звуковых частот,

20…20 000 Гц), соответственно, с такой же частотой меняется направление тока в катушке. Амплитуда колебаний катушки пропорциональна амплитуде изменения величины силы Ампера, значит, пропорциональна амплитуде изменения силы тока в катушке. Короче, чем больше амплитуда тока в катушке, громче звук.

Примерно так всё и происходит на самом деле. Есть только несколько уточнений.

Как мы уяснили из опыта Эрстеда (см. главу 2), проходящий по проводнику электрический ток индуцирует магнитное поле. Если ток постоянный, то создаваемое этим током магнитное поле – тоже постоянное. Если ток меняется по величине и направлению, то и создаваемое этим током магнитное поле тоже будет переменным, тоже будет меняться по величине и по направлению.

Это можно проверить элементарным способом – приложить к компасу катушку от динамика (или соленоид, изготовленный в прошлой главе) и менять полярность батарейки (см. фото 6). Стрелка компаса начнет вращаться, поворачиваясь к катушке (соленоиду) то красным концом, то белым. Частота колебаний стрелки будет равна частоте переключений полюсов. Можно подать на обмотку динамика переменный ток низкой звуковой (20 Гц), или даже лучше инфразвуковой частоты (1…5 Гц) – стрелка компаса начнёт подрагивать с частотой изменения направления тока. Таким образом мы создаем переменное магнитное поле.

Подобное переменное магнитное поле широко применяется человечеством. Например, для выполнения механической работы – в электродвигателях. А еще – в динамиках.

Фото 6. Как видно, катушка компьютерного динамика тоже подтверждает открытие Эрстеда и закон Ампера.

Так вот, физический смысл работы динамика таков. Создаваемое катушкой переменное магнитное поле (излучение) звуковой частоты, «привязанное» к лёгкой катушке, взаимодействуя с постоянным магнитным полем (излучением) постоянного магнита динамика, «привязанным» к массивному постоянному магниту, создает механическую силу, заставляющую колебаться диффузор. Диффузор, толкая своей массой газовые молекулы, упруго взаимодействующие друг с другом, локально изменяет давление в окружающем воздушном пространстве. Эти волнообразные изменения давления газообразной среды, со скоростью распространения звука в воздухе, доходят до наших ушей, складываясь в нашем мозгу в прекрасную музыку или набор непечатных слов, которыми, как я убеждён, меня готов наградить за это объяснение мой давний собеседник по Гайд-парку физико-теоретик Микола Борисiв.

Итак, что мы должны уяснить из главы 3.

1. Постоянный ток в проводнике создает вокруг проводника постоянное по направлению и по величине магнитное поле.

2. Переменный ток в проводнике создает вокруг проводника переменное по величине и по направлению магнитное поле.

3. Магнитные поля, создаваемые материальными объектами (постоянными магнитами или проводниками с током) взаимодействуют друг с другом, создавая силы притяжения и отталкивания.

Кстати, раз уж мы разломали динамик, не лишне будет ещё раз проверить магнитные свойства соленоида, состоящего из двух одинаковых по количеству витков, но «разнонаправленных» катушек. Для этого давайте попробуем катушку динамика аккуратно располовинить и одну из половинок развернуть, как это показано на фото 7.

Фото 7. Из катушки компьютерного динамика удалена бумажная основа и катушка побелена на две равные части.

Подключаем батарейку. Наблюдаем, что магнитные свойства катушки динамика опять пропали (фото 8).

Фото 8. Две половинки катушки компьютерного динамика, включенные «в противофазе», не в состоянии повернуть стрелку компаса.

Вновь перевернём вторую половинку катушки. Подключим батарейку. Наблюдаем, что стрелка компаса пришла в движение (фото 9).

Фото 9. Снова включаем половинки катушки компьютерного динамика в «параллель» и наблюдаем магнитный эффект, созданный движущимися в металле электронами.

Завтра (или послезавтра), короче, в следующий раз мы вспомним азы коротковолновой радиосвязи — тоже применительно к будущему разоблачению фантазий Нильса Бора.

Natan Maler # написал комментарий 20 октября 2011, 22:00 Вы хотите переписать учебник физики? Зря, тут не тот народ. Давайте уж сразу устройство Атомной бомбы.
Петр Дубровский # ответил на комментарий Natan Maler 20 октября 2011, 23:20 1. Ну, не весь учебник физики. Только некоторые разделы.
2. А какой тут народ?
3. А это Вам зачем?

Владимир Сергеев # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 07:42 Как много у Вас лишнего времени! Зачем разломали динамик?
Ковыряли бы тихонечко пальчиком у себя в носу,
и не строили бы из себя придурка, которому делать нечего.

Отнимая у людей время на свою дурь, Вы отнимаете у них кусочек их жизни.
Имейте совесть!

Юрий Евгеньевич Виноградов # ответил на комментарий Владимир Сергеев 21 октября 2011, 09:34 Понятней не сказать о замысле Петра невеликого!
Петр Дубровский # ответил на комментарий Юрий Евгеньевич Виноградов 21 октября 2011, 11:14 Как там поживает Ваш вечный двигатель?
Запустили в серию или нет ещё?
Юрий Евгеньевич Виноградов # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 11:51 Да, запустили (и не я), 40 лет назад. Я только его обнаружил. Вы про это не знали?
Поздравляю!
Петр Дубровский # ответил на комментарий Юрий Евгеньевич Виноградов 21 октября 2011, 13:43 Не знал.
Можете представить мне действующий макет?
Юрий Евгеньевич Виноградов # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 19:32 Купите в магазине Чип и Дип варикап КВ109.
Через кнопку подключите к осциллографу.
Если будете нажимать на кнопку, то на каждое нажатие будет регистрировать импульс до 50 мВ величиной и шириной до 0.1мсек.
Заэкранируйте от внешних полей в меру своего понимания.

Петр Дубровский # ответил на комментарий Юрий Евгеньевич Виноградов 22 октября 2011, 00:21 Берёте пару десятков электролитических конденсаторов, полностью разряжаете их (перемкнув выводы отверткой али ещё чем), через сутки-вторые подключаете к миллиамперметру.
У некоторых стрелка дёргается.
Пытался проанализировать, почему — ничего в голову не пришло.

Некоторые конденсаторы «заряжаются» еще быстрей.

А «зарядка» варикапа вовсе не говорит о возможности передачи тепла от холодного тела — тёплому.

Юрий Евгеньевич Виноградов # ответил на комментарий Петр Дубровский 22 октября 2011, 01:00 Варикап — это тоже конденсатор с дифференциальной емкостью. В районе нулевого напряжения емкостная проводимость конденсатора меняется, а управляется ёмкость напряжением. Т.Е. получается, что и около нулевого значения напряжений — варикап и тонкоплёночный конденсатор — нелинейная цепь, но. у каждого конденсатора есть сопротивление утечки.
Это сопротивление создаёт ЭДС шума Найквиста, а ЭДС с нулевым средним значением, воздействуя на нелинейность создаёт гармоники, в том числе — нулевую.
Дальше продолжать?

Петр Дубровский # ответил на комментарий Юрий Евгеньевич Виноградов 23 октября 2011, 22:05 Сопротивление создаёт ЭДС шума Найквиста?
Сопротивление?

Извините, но Вы сами-то хоть поняли, что сказали?

Юрий Евгеньевич Виноградов # ответил на комментарий Петр Дубровский 24 октября 2011, 15:52 Идёт мужчина и катит коляску с младенцем.
Ребёнок ревёт на всю улицу, а мужчина говорит тихим голосом: «Спокойно Юрочка, спокойно!»
Женщина, идёт рядом и говорит мужчине: «Молодой человек, может Вы Юрочку на руки возьмёте и он успокоится?».
Мужчина спокойно отвечает: «Дело в том, что Юрочка — это я»!.

Читайте также:  Схема подачи смещения фиксированным током базы

Вот и я спокойно Вам говорю. Загляните в букварь для радиоинженеров.
Или в поисковике запросите: «Тепловые шумы Найквиста».

Я всё понятно объяснил про Юрочку?
И, на будущее, сбавьте уровень апломба!
Нет повода у Вас его раздувать до небес.

Петр Дубровский # ответил на комментарий Юрий Евгеньевич Виноградов 24 октября 2011, 16:02

Еще две «подготовительные» главы к развенчанию постулатов Бора:
четвертая: ссылка на gidepark.ru
и пятая: ссылка на gidepark.ru

Продолжение, окончание и ВЫВОДЫ следуют.

А может, кто-то уже догадался, к чему я веду?

Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 21 октября 2011, 11:13 Владимир!
Я же Вас читать не заставляю.

А это Вы для чего написали:
«Ковыряли бы тихонечко пальчиком у себя в носу,
и не строили бы из себя придурка, которому делать нечего.» — Вас что, кто-то обидел и Вы хотите на ком-то отыграться?

Не волнуйтесь, скоро и до Бора дойдем.

Владимир Сергеев # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 12:20 Любой зомбо-ТВ-канал также говорит, мол «не заставляю» меня включать.

Когда идёшь по дороге, заминированной фекалиями, то и без «заставляния» можно вляпаться в очередное дерьмо. Так и с Вами.

Я Вам о Вашей «начинке», бессовестно отнимающей время за счёт «этикетки» о Боре.
Это и есть подлость, крадущая время (и тем самым, кусочек жизни) у нормальных, не подозревающих об этой подлости, людей.

Есть такая ключевая фраза в пьесе Шварца : «Тень! Знай своё место!»
Для Вашей «пьесы» в Ваш адрес более подходяще так «Дерьмо! Знай своё место! Не вываливайся «миной» на дороге!

Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 21 октября 2011, 13:39 Знаете, бросаться налево и направо дерьмом — аргументация, конечно, весьма солидная. В стиле современного физико-теоретика.

Про Бора — просто для того, чтобы разобраться в сути его постулатов, надо сперва попытаться включить свои мозги. И это — самое трудное.
Может быть Вы, вместо кидания дерьмом попытаетесь сначала включить свою голову?

Дождитесь главы этак 5-ой или 6-ой — и после этого я с превеликим удовольствием прослушаю Ваши критические замечания. Если, конечно, это будет разумная и здравая критика.

Владимир Сергеев # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 14:58 Не притворяйтесь придурком, и не отнимайте у норамльных людей время.

И не говорите, что не притворяетесь.

Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 21 октября 2011, 17:59 Вы, никак, физико-теоретик?
Примите тогда мои поздравления.

А до Бора скоро доберёмся, не суетитесь.

Владимир Сергеев # ответил на комментарий Петр Дубровский 23 октября 2011, 10:44 Доберитесь до Википедии, хотя бы.
Если даже она уже Вам не как мёртвому припарки
(«даже» — это общеобразовательный, почти школьный уровень «разжёвывания» истин)
Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 23 октября 2011, 12:45 Странно.
На этот раз Вы обошлись без «дерьма» и без «придурков».
Прогресс налицо.
Владимир Сергеев # ответил на комментарий Петр Дубровский 23 октября 2011, 13:25 Пора и Вам прогрессировать.
Читать-понимать и почитать умных, а не себя любимого.
Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 24 октября 2011, 16:05

Предпочитаю думать и писать про то, что надумал.
Вот еще две «подготовительные» главы к развенчанию постулатов Бора:
четвертая: ссылка на gidepark.ru
и пятая: ссылка на gidepark.ru

Продолжение, окончание и ВЫВОДЫ следуют.

От Вас пока ничего умного не услышал, кроме бестолкового совета «читать и почитать умных».
Ну, может назовёте кого из умных по фамилии и имени-отчеству? Или слабо?

Петр Дубровский # ответил на комментарий Владимир Сергеев 17 февраля 2014, 15:01 Перечитал Ваши посты.
Почему Вы такой тупой идиот, Владимир?
Это Вы родились таким? Или Вас мама в детстве уронила?
Эдуард Людовик # написал комментарий 21 октября 2011, 12:17 Пётр,читается легко,написано ясно,спасибо,жду «разоблачений» Н.Бора.
На злопыхателей-«грамотеев» не обращай слишком внимания,впрочем,ты это и сам отлично знаешь, давно прочувствовал.
Успехов.

Петр Дубровский # ответил на комментарий Эдуард Людовик 21 октября 2011, 13:41 Спасибо.

На самом деле — и у меня нет окончательной ясности по некоторым вопросам.
Именно поэтому вываливаю всё это здесь — просто есть настоятельная необходимость посоветоваться с умными людьми. А такие на гайд-парке есть (Владимир Сергеев — см. выше — к ним, пожалуй, не относится).

Эдуард Людовик # ответил на комментарий Петр Дубровский 21 октября 2011, 14:54 Да,Пётр,таких вопросов немало,постепенно,всем миром разберёмся,наука,ведь,интернациональна,а на нападки. конечно ,неприятны,но,куда деваться,старайся (стараемся. ) не реагировать — ПОИСК ИСТИНЫ — ГЛАВНОЕ .
Успехов .

Источник

Принцип работы динамика

Электродинамический громкоговоритель – это устройство, преобразующее электрический сигнал в звуковой посредством движения катушки с током в магнитном поле постоянного магнита. С этими устройствами мы сталкиваемся повседневно. Даже если вы не большой поклонник музыки и не проводите в наушниках по полдня. Динамиками оснащаются телевизоры, радиоприемники в автомобилях и даже телефоны. Этот привычный для нас механизм на самом деле является целым комплексом элементов, а его устройство – это настоящее произведение инженерного искусства.

Устройство динамика

Динамик имеет довольно сложную конструкцию и состоит из множества элементов. На схеме устройства динамика (см. ниже) изображены ключевые детали, благодаря которым громкоговоритель функционирует правильно.

Устройство акустического динамика включает в себя следующие составные части:

  • подвес (или краевой гофр);
  • диффузор (или мембрана);
  • колпачок;
  • звуковая катушка;
  • керн;
  • магнитная система;
  • диффузородержатель;
  • гибкие выводы.

В разных моделях динамиков могут быть использованы разные уникальные элементы конструкции. Классическое же устройство динамика выглядит именно так.

Краевой гофр

Этот элемент также называют «воротником». Это пластиковая или резиновая окантовка, описывающая электродинамический механизм по всей площади. Иногда в качестве основного материала применяют натуральные ткани со специальным, ослабляющим колебания покрытием. Гофры делятся не только по типу материала, из которого они изготовлены, но и по форме. Самый популярный подтип – полутороидальные профили.

К «воротнику» предъявляют ряд требований, соблюдение которых говорит о его высоком качестве. Первое требование – высокая гибкость. Резонансная частота гофра должно быть низкой. Второе требование – гофр должен быть хорошо закреплен и обеспечивать только один тип колебаний – параллельный. Третье требование – надежность. «Воротник» должен адекватно реагировать на перепады температуры и «нормальный» износ, сохраняя свою форму длительное время.

Для достижения наилучшего баланса звучания в низкочастотных колонках используют резиновые гофры, а в высокочастотных — бумажные.

Диффузор

Основным излучающим объектом в электродинамике является диффузор. Диффузор динамика представляет собой некий поршень, который двигается по прямой вверх-вниз и поддерживает амплитудно-частотную характеристику (далее АЧХ) в линейном виде. При повышении частоты колебаний диффузор начинает изгибаться. Из-за этого появляются так называемые стоячие волны, которые, в свою очередь, приводят к провалам и подъемам на графике АЧХ. Для минимизации этого эффекта конструкторы используют более жесткие диффузоры, изготовленные из материалов меньшей плотности. Если размер динамика составляет 12 дюймов, то диапазон частот в нем будет варьироваться в пределах 1 килогерца для низких частот, 3 килогерц для средних и 16 килогерц для высоких.

  • Диффузоры могут быть жесткими. Они сделаны из керамики или алюминия. Такие изделия обеспечивают наименьший уровень искажения звука. Динамики с жесткими диффузорами стоят гораздо дороже аналогов.
  • Мягкие диффузоры делают из полипропилена. Такие образцы обеспечивают наиболее мягкое и теплое звучание за счет поглощения волн мягким материалом.
  • Полужесткие диффузоры представляют собой компромиссный вариант. Они делаются из кевлара или стеклоткани. Искажения, провоцируемые таким диффузором, выше, чем у жестких, но ниже, чем у мягких.

Колпачок

Колпачок представляет собой оболочку из синтетики или ткани, основная функция которой – защита динамиков от пыли. Помимо этого, колпачок играет немаловажную роль в формировании определенного звучания. В частности, при воспроизведении средних частот. С целью наиболее жесткого закрепления колпачки делают округлой формы, придавая им небольшой изгиб. Как вы наверняка уже поняли, разнообразие материалов как раз-таки связано с тем, чтобы достичь определенного звучания. В ход идет ткань с различным пропитками, пленки, композиции целлюлозы и даже металлические сетки. Последние, в свою очередь, выполняют еще и функцию радиатора. Алюминиевая или металлическая сетка отводит излишки тепла от катушки.

Шайба

Иногда её также называют «пауком». Это увесистая деталь, расположенная между диффузором динамика и его корпусом. В задачи шайбы входит поддержание стабильного резонанса для низкочастотных динамиков. Это особенно важно, если в помещении наблюдаются резкие перепады температуры. Шайба фиксирует положение катушки и всей подвижной системы, а также закрывает магнитный зазор, предотвращая попадание пыли в него. Классические шайбы представляют собой круглый гофрированный диск. Более современные варианты выглядят немного иначе. Некоторые производители намеренно меняют форму гофр так, что повысить линейность частот и стабилизировать форму шайбы. Такая конструкция сильно влияет на цену динамика. Шайбы изготавливают из нейлона, бязи или меди. Последний вариант, как и в случае с колпачком, выполняет функцию мини-радиатора.

Звуковая катушка и магнитная система

Вот мы и добрались до элемента, который, собственно, и отвечает за воспроизведение звука. Магнитная система располагается в небольшом зазоре магнитной цепи и вместе с катушкой преобразует электрическую энергию. Сама магнитная система – это система из магнита в виде кольца и керна. Между ними в момент воспроизведения звука перемещается звуковая катушка. Важная задача конструкторов – создание равномерного магнитного поля в магнитной системе. Для этого производители динамиков досконально выверяют полюса и оснащают керн медным наконечником. Ток в звуковую катушку поступает через гибкие выводы динамика – обычную проволоку, намотанную поверх синтетической нитки.

Принцип работы

С устройством динамика разобрались, переходим к принципу работу. Принцип работы динамика заключается в следующем: ток, идущий на катушку, заставляет ее совершать перпендикулярные колебания в пределах магнитного поля. Эта система увлекает за собой диффузор, заставляя его колебаться с частотой подаваемого тока, и создает разряженные волны. Диффузор начинает колебаться и создает звуковые волны, которые могут быть восприняты человеческим ухом. Они в виде электрического сигнала передаются в усилитель. Отсюда и появляется звук.

Диапазон воспроизводимых частот напрямую зависит от толщины магнитопроводов и размера динамика. При большей величине магнитопровода увеличивается зазор в магнитной системе, а вместе с ним увеличивается и эффективная часть катушки. Именно поэтому компактные динамики не справляются с низкими частотами в пределах 16-250 герц. Их минимальный порог частотности начинается с 300 Герц и заканчивается на 12 000 герц. Вот почему динамики хрипят, когда вы выкручиваете звук на максимум.

Читайте также:  Что называется электрическим током что называется силой тока каково направление электрического тока

Номинальное электрическое сопротивление

Провод, подающий ток на катушку, обладает активным и реактивным сопротивлением. Для выяснения уровня последнего инженеры измеряют его на частоте в 1000 герц и прибавляют к получившейся величине активное сопротивление звуковой катушки. В большинстве динамиков уровень сопротивления составляет 2, 4, 6 или 8 Ом. Этот параметр необходимо учитывать при покупке усилителя. Важно согласовать уровень нагрузки.

Диапазон частот

Выше уже было сказано, что большая часть электродинамикой воспроизводит лишь часть частот, которые может воспринимать человек. Сделать универсальный динамик, способный воспроизводить весь диапазон от 16 герц до 20 килогерц невозможно, поэтому частоты поделили на три группы: низкие, средние и высокие. После этого конструкторы начали создавать динамики отдельно для каждой частоты. Это значит, что низкочастотные динамики лучше всего справляются с басами. Они работают на диапазоне 25 герц – 5 килогерц. Высокочастотные созданы для работы с визжащими верхами (отсюда нарицательное имя – «пищалка»). Они работают в частотном диапазоне 2 килогерца – 20 килогерц. Среднечастотные динамики работают в диапазоне 200 герц – 7 килогерц. Инженеры все еще предпринимают попытки создать качественный широкополосный динамик. Увы, цена динамика идет вразрез с его качеством и совершенно не оправдывает его.

Немного о мобильных динамиках

Динамики для телефона отличаются от «взрослых» моделей конструктивно. Расположить такой сложный механизм в мобильном корпусе нереально, поэтому инженеры пошли на хитрость и заменили ряд элементов. Например, катушки стали неподвижными, а вместо диффузора используется мембрана. Динамики для телефона сильно упрощены, посему ожидать от них высокого качества звучания не стоит.

Диапазон частот, который способен охватить такой элемент, значительно сужен. По своему звучанию он ближе именно к высокочастотным устройствам, так как в корпусе телефона нет дополнительного пространства для установки толстых магнитопроводов.

Устройство динамика в мобильном телефоне отличается не только размерами, но и отсутствием независимости. Возможности устройства ограничиваются программным обеспечением. Это сделано для защиты конструкции динамиков. Многие снимают этот лимит вручную, а потом задаются вопросом: «Почему хрипят динамики?»

В среднестатистическом смартфоне устанавливают два таких элемента. Один разговорный, другой музыкальный. Иногда их объединяют для достижения эффекта стерео. Так или иначе, достичь глубины и насыщенности в звучании можно лишь с полноценной стереосистемой.

Устройство динамика

Устройство динамика колонки как источника распространения звука – очень интересный момент. С одной стороны, весьма скоро его традиционная конструкция в своем нынешнем облике отпразднует вековой юбилей. С другой — изменения используемых материалов и вариантов соседства элементов являются неиссякаемым источником инженерных идей. И, как следствие – более яркого, совершенного звучания, что шаг за шагом приближает аудиофилов к Его Величеству Совершенному Звучанию.

И если Вы хотите лучше понимать причины восторгов авторов тех или иных обзоров новых акустических систем, настоятельно рекомендуем разобраться, из чего состоит динамик колонки и какое значение имеет каждый из его составляющих.

Строение динамика: наглядно и доступно

Основой любого динамика является каркас, также именуемый нередко «корзиной» или «пауком». В каркас помещены все остальные конструктивные элементы.

В тыльной части каркаса расположен кольцевой зазор, который образован магнитным керном (сердечником) и кольцевым магнитом. Минимальное расстояние между сердечником и кольцевым магнитом, также имеющее форму кольца, обеспечивает максимальное мощное магнитное поле.

В магнитном зазоре располагается звуковая катушка. Она образована путем наматывания на цилиндрический тонкостенный каркас металлической проволоки, что покрывается слоем изолирующего лака. При воздействии магнитного поля, которое возникает при прохождении переменного тока, звуковая катушка движется возвратно-поступательно в соответствии с формой воспроизводимых звуковых колебаний.

Каркас звуковой катушки прикреплен к диффузору. Последний представляет собой подвижный элемент конструкции динамика колонки, непосредственно воспроизводящий звук. Для возможности осуществлять колебания диффузор имеет подвесы – тонкие шайбы с концентрическими выпуклостями. Выполненные из гибкого материала, подвесы диффузора допускают его движение вдоль оси симметрии. Диффузор движется вперед-назад под воздействием голосовой катушки, через которую по безмоментным проводам подается переменный ток.

Передняя часть диффузора закрыта пылезащитным колпачком. Этот предохранительный конструктивный элемент выполняет одновременно защитную и декоративную функцию.

Таким образом, разобрав строение динамика колонки, можно переходить к более детальному рассмотрению специфики каждого из элементов. Различные технологии и материалы, используемые для их создания, определяют колоссальное разнообразие такой высокотехнологичной продукции.

Диффузор динамика

Самым первым материалом, из которого выполнялся диффузор, была целлюлоза. Это объясняется удачным сочетанием жесткости и малого веса, свойственному картону. И до сих пор динамики ряда производителей выпускаются исключительно с целлюлозными диффузорами.

Современные технологии позволяют улучшить эксплуатационные свойства этих элементов. В частности, пропитывая целлюлозную пористую структуру синтетической пропиткой, можно повысить ее прочность и устойчивость к воздействию влаги. Кроме того, с этой же целью активно используются кевларовые, графеновые или выполненные из стеклянных волокон материалы.

Некоторые производители акустики предпочитают использовать алюминиевые сплавы для производства диффузоров. Они обладают повышенной жесткостью и износостойкостью. Существуют также бериллиевые варианты, но они весьма дороги в производстве. Поэтому если речь идет про строение динамика ВЧ купольного типа, наиболее часто используется тканевый вариант с пропиткой и/или армирующим слоем из жесткого композитного материала.

Высокая жесткость – одно из качеств, которое очень важно для этого конструктивного элемента. Разработчики добиваются «поршневого» режима его движения, при котором вся плоскость поверхности диффузора движется синхронно. При этом желательно, чтобы вес этого конструктивного элемента был минимальным.

Подвес динамика

Центрирующая шайба (она же — внутренний подвес динамика) также отличается прочностью и подвижностью. Эти свойства обеспечиваются особенностью изготовления элемента. Его производят путем прессования прочной ткани с эластичной пропиткой.

Большинство динамиков снабжены одной центрирующей шайбой. Но в конструкции отдельных колонок (как правило, для сабвуферов высокой мощности) применяются две последовательно расположенные шайбы.

Внешний подвес динамика имеет несколько иное исполнение. С начала развития акустического оборудования его делали в виде концентрических волн (гофров) по периметру бумажного диффузора. Сегодня его выполняют чаще всего из синтетических материалов – например, искусственного бутадиенового каучука.

Соединение обоих подвесов динамиков должно быть выполнено таким образом, чтобы вся система осуществляла параллельное возвратно-поступательное перемещение вдоль оси устройства.

Звуковая катушка

Следующий немаловажный элемент устройства динамика акустической системы – звуковая катушка. Для ее каркаса применяется широкий спектр материалов – плотная бумага, термостойкие пластики, алюминиевые или титановые сплавы и другие.

На каркасе голосовой катушки чаще всего намотана медная проволока, в отдельных случаях – алюминиевая либо биметаллическая (алюминиевая с омедненным наружным покрытием для оптимизации характеристик проводимости).

Для большей плотности намотки (количества витков) и плотности контакта используют прямоугольную или же шестигранную в сечении проволоку.

В отдельных ВЧ динамиках реализуется заполнение магнитного зазора жидкостью из мелкодисперсного металлического порошка. Такое решение обеспечивает более эффективное охлаждение катушки и положительно сказывается на качестве звучания динамика.

Магнитная система

Качество звучания динамика во многом определяется эффективностью магнитной системы. В свою очередь, последняя определяется материалом самого магнита. Если в середине XX века для него использовался особый сплав железа, никеля, алюминия и кобальта, то сейчас подавляющее большинство брендов используют в конструкциях своих магнитных систем феррит.

Еще более эффективно зарекомендовали себя неодимовые магниты. Но проблема в трудности обработки заготовки из неодима ощутимо повышает себестоимость конечной продукции. Как результат, магнитная система динамика на базе неодимовых магнитов используется обычно в акустике верхних ценовых категорий.

Корзина динамика

Материал для выполнения этого элемента устройства динамика может быть различным. Как правило, используется штампованная стальная либо вылитая из пластика корзина. Но ее исполнение должно быть высокой точности, потому как каждая десятая доля миллиметра в ее конфигурациях имеет ощутимое значение на качестве звучания акустической системы.

Также очень важно качество посадки элементов в корзину. Звуковая катушка в ходе своего соосного с магнитным зазором движения не должна задевать его краев. Все это накладывает очень серьезные требования к процессу сборки динамика в целом.

Виды акустического оформления

  1. Закрытое. Динамик устанавливают в середине стенки полой коробки, которая зачастую состоит из пластика или дерева. Главным достоинством такой технологии является ее простота. Главным недостатком — низкий коэффициент полезного действия.
  2. Фазоинвертор. Динамик крепят по центру стенки полой коробки, которая, как правило, сделана из пластика или дерева, но с той лишь разницей, что под или над ним ставится трубка или создается отверстие. Для чего это необходимо? Содержимым этой трубки выступает заранее рассчитанное количество воздуха, являющееся дополнительным источником звука. При такой схеме устройство создает колебания как внутри коробки, так и за ее пределами. Эти колебания выходят из отверстия, таким образом увеличивая исходящую громкость.
  3. Закрытое с пассивным излучателем. По конструкции напоминает предыдущий вариант, но в данном случае вторым излучателем выступает не воздух, а динамик, не способный себя двигать.
  4. Рупор-динамик (или динамик-громкоговоритель). Такое название он получил из-за своего конусообразного корпуса. Как правило, такой корпус сделан из нескольких деталей, но встречаются и цельные конструкции. В случае с рупорами небольших размеров качество воспроизведения звука находится на втором плане, поскольку рупор в несколько раз усиливает громкость и качество от этого сильно не портится. В теории через рупор можно проводить и низкочастотные звуки, но для этого он должен быть просто невероятных размеров.
  5. Акустический лабиринт. Эта конструкция является своеобразным гибридом второго и четвертого вариантов. Внутри нее находится трубка в форме змейки, а на ее конце присутствует рупор. Зачастую конструкции такого типа применяются для больших концертных сабвуферов.

Электростатические излучатели

Чтобы окончательно дать ответ на вопрос «Что такое динамик?», обязательно нужно рассказать про электростатические излучатели.

Эти устройства состоят из двух статоров, на которые посылают переменные звуковые колебания, и пленки между ними. В качестве последней выступает перфорированный металлический лист, на который подается высокое напряжение. Прозрачность пленки составляет около 50%. Покрыта она диэлектрическим веществом, необходимым для защиты пользователя от негативного влияния высокого напряжения.

Плюсы и минусы

Электростатический излучатель — это действительно очень интересная вещь, изучение которой вызовет неподдельный восторг у людей, интересующихся данной тематикой. Но у электростатов, как и у классических динамиков, есть свои достоинства и недостатки.

  1. Ровная амплитудно-частотная характеристика.
  2. Малый размер мембраны, которая возбуждается по всей своей площади.
  3. Отсутствие каких-либо фазовых искажений.
  4. Простая конструкция.
  1. Слабая чувствительность.
  2. Потребность в высоковольтном источнике и высоковольтном усилителе.
  3. Количество низких частот зависит от площади воспроизводителя звука.
  4. Высокая направленность в среднечастотном и высокочастотном диапазоне.

Источник