Громкоговорители доклад по физике

Обновлено: 05.07.2024

Громкоговоритель — это преобразователь электрических низкочастотных колебаний в звук для излучения звука в окружающее воздушное пространство. Громкоговоритель, как правило, является частью акустической системы. Динамический диффузионный громкоговоритель (рис. 2.15). Принцип действия обратен принципу действия электродинамического микрофона. Механическая подвижная система состоит из диффузора… Читать ещё >

Громкоговорители. Акустические средства измерений ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Акустической системой называется акустическое устройство, содержащее один или несколько громкоговорителей, акустическое оформление и электрические устройства (фильтры, трансформаторы и др.), и предназначенное для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре.

Сердцевиной громкоговорителя является его головка. Головка громкоговорителя — это электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования электрических сигналов звуковой частоты в акустические колебания. Головка громкоговорителя является одним из важнейших ключевых звеньев электроакустического тракта, т.к. её свойства оказывают большое влияние на работу тракта в целом.

Классификация головок громкоговорителей может быть проведена по ряду признаков.

Об индукционных и емкостных преобразователях было подробно рассказано в разделах 2.1 — 2.2.

Принцип действия пневматических преобразователей основан на модуляции потока воздуха с помощью колеблющейся заслонки, приводимой в движение электродинамическим излучателем.

Принцип действия ионных преобразователей основан на использовании ламп тлеющего разряда. Ионные головки являются оптимальными с точки зрения согласования с рабочей средой, благодаря отсутствию механических элементов и высокому качеству воспроизведения без искажений.

2. По способу трансформации акустической энергии различают головки
— прямого излучения (диффузорные), в которых поверхность диафрагмы излучает звук непосредственно в окружающую среду;
— рупорные, в которых диафрагма излучает звук в предрупорную камеру, где происходит усиление звукового давления.
3. По полосе передаваемых частот различают головки
— широкополосные от 40 ч 125 до 7100 ч 8000 Гц и более;
— низкочастотные от 20 ч 80 до 5000 Гц;
— среднечастотные от 200 до 4000 ч 7000 Гц;
— высокочастотные от 1000 ч 5000 Гц до 12 500 ч 20 000 Гц.
4. По форме диафрагмы головки бывают конусные, купольные и плоские.
5. По типу акустического оформления головки бывают
— для открытых акустических систем;
— для закрытых акустических систем;
— с фазоинвертором;
— для акустических систем с пассивным излучателем и другие.
6. По области применения головки предназначены
— для переносной радиоэлектронной аппаратуры;
— для стационарной радиоэлектронной аппаратуры;
— для высококачественных бытовых акустических систем;
— для студийной, концертной аппаратуры;
— для абонентских громкоговорителей и других применений.

Технические характеристики головок громкоговорителей включают в себя:

1) эффективный рабочий диапазон частот;
2) неравномерность частотной характеристики;
3) уровень характеристической чувствительности

где b₀ = 2•10 -5 Па•Вт, P — среднее звуковое давление.

4) номинальное среднее звуковое давление;
5) полный коэффициент гармонических искажений при номинальной мощности;
6) номинальное электрическое сопротивление;
7) номинальная мощность, при которой нелинейные искажения не превышают требуемых;
8) предельная шумовая мощность, при которой головка может длительное время работать без механических и тепловых повреждений;
9) максимальная долговременная мощность;
10) частота основного резонанса;
11) полная добротность и другие.

Динамический диффузионный громкоговоритель (рис. 2.15). Принцип действия обратен принципу действия электродинамического микрофона. Механическая подвижная система состоит из диффузора с катушкой и креплений.

Рис. 2.15. Динамический диффузорный громкоговоритель: 1 — звуковая катушка; 2 — диффузор; 3 — подвес диффузора; 4 — корпус; 5 — шайба; 6 и 8 — фланцы; 7 — магниты; 9 — керн; 10 — кольцевой зазор; 11- отверстия для выхода тыльного излучения.

Катушка с проводом 1 находится в радиальном магнитном поле, создаваемым постоянным магнитом 2 и магнитопроводом, состоящим из фланцев 3,4 и керна 5. При пропускании через нее переменного тока она испытывает действие электромагнитной силы, которая приводит в движение диффузор 6, жестко определенный с катушкой 1 и подвешенный к корпусу 7 по внешнему краю 8 и центрируемый гибким подвесом (шайбой) 9. Вследствие этого диффузор является поршневым излучателем и имеет одну степень свободы колебаний (по осевому направлению).

Электроизмерительные приборы

Действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы — амперметрах и вольтметрах.

Как устроен измерительный прибор магнитоэлектрической системы?
В основе устройства электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы лежит ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током.

Амперметр

На алюминиевую рамку 2 со стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях ОО'. В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины 3. Силы упругости пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, зависят от угла отклонения стрелки от равновесия.
Катушка находится между полюсами постоянного магнита М. Внутри катушки расположен цилиндр 1 из железа, что обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области витков катушки.
При любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны.

Векторы сил F, действующие на катушку со стороны магнитного поля, поворачивают ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости пружин не уравновесят силы магнитного поля.

Силу тока после градуирования шкалы определяют по углу поворота катушки.

Вольтметр

Такой же прибор может измерять и напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значениям напряжения.
Однако сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления амперметра.

Громкоговоритель

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока звуковой частоты.
В электродинамическом громкоговорителе (иначе динамик) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке.

Звуковая катушка ЗК располагается в зазоре кольцевого магнита М. С катушкой жестко связан бумажный конус — диафрагма D. Диафрагма укреплена на подвесах, что позволяет 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. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя ОО₁ в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

Взаимодействие токов и пьезоэлектрический эффект положены в основу принципа работы современных громкоговорителей.

D настоящее время широкое применение получили громкоговорители, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект проявляется в виде деформации кристаллов в электростатическом поле.

Пьезоэлектрический элемент состоит из пььезоэлектрических пластинок, которые могут менять свои размеры под действием поля. В результате элемент сильно изгибается, создавая при переменном электрическом поле акустическую волну.
Пьезогромкоговорители имеют малые размеры, поэтому нашли широкое применение в мобильных телефонах, ноутбуках и микрокомпьютерах.

Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика

Согласно законам электродинамики, проводник с током, находящийся внутри магнитного поля, взаимодействует с ним. Это взаимодействие описывается законом Ампера. Поговорим кратко о применении закона Ампера в жизни человека.

Закон Ампера

Проявление магнитного поля заключается в появлении силы, действующей на проводник с током. Направление этой силы определяется мнемоническим правилом левой руки: если перпендикулярная составляющая индукции магнитного поля $B_<\perp>$ входит в ладонь левой руки, а четыре пальца указывают направление электрического тока, то большой палец будет указывать направление силы Ампера. При этом имеется ввиду однородное магнитное поле. Расчет силы Ампера для неоднородного поля значительно сложнее, требует отдельного доклада и выходит за рамки школьной программы по физике.

Если угол между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике составляет $\alpha$, то модуль силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля индукцией $B$ на проводник длиной $Δl$, по которому течет ток силой $I$, равен:

$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha$$

Эта формула называется законом Ампера. Из нее видно, что сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна величине тока и индукции магнитного поля. Именно эта зависимость и предопределяет возможности использования закона Ампера в науке и технике.

Применение закона Ампера

Электродвигатели

Рис. 1. Устройство электродвигателя.

Измерительные приборы

Прямая зависимость силы Ампера от тока, проходящего через проводник, дает возможность построения электроизмерительных приборов.

Если рамку с током на пружинах поместить в магнитное поле, то угол ее поворота будет пропорционален току в рамке. Следовательно, пропустив исследуемый ток через эту рамку, можно оценить его величину. Именно так построены электроприборы магнитоэлектрической системы.

Рис. 2. Устройство прибора магнитоэлектрической системы.

Громкоговоритель

Наконец, широкое применение сила Ампера находит применение в динамических головках громкоговорителей.

Как известно в 11 классе, звук представляет собой колебания воздуха. Если взять катушку с током, поместить ее в поле постоянного магнита, а потом пропустить через нее переменный ток, то катушка в соответствии с направлением тока будет испытывать влияние силы Ампера. Причем величина этой силы будет пропорциональна величине тока. То есть, под действием переменного тока катушка придет в колебательное движение с частотой подведенного переменного тока.

Именно так работает громкоговоритель.

Рис. 3. Устройство громкоговорителя.

Что мы узнали?

В современном мире сила Ампера играет одну из важнейших ролей. Большая часть механического электрооборудования существует благодаря ей. Применение закона Ампера позволило создать человеку электродвигатели, измерительные приборы, громкоговорители и другие полезные устройства.

Громкоговоритель - устройство, которое преобразовывает электрические сигналы в акустические, излучая их в окружающее пространство. В функциональном плане такие устройства имеют схожесть с телефонами, однако последние не предназначаются для излучения звуковых волн.

Что такое рупорный громкоговоритель?

С помощью рупорных громкоговорителей проводится наружное и массовое оповещение на производстве, в судовых машинных отделениях, цехах, а также может передаваться сигнал тревоги или предупреждения. Зачастую их используют подразделения МЧС или полиции, а до недавнего времени приборы были широко распространены в киноиндустрии.

Устройство громкоговорителя

Конструкция рупорного громкоговорителя отличается простотой и надежностью. Он имеет прочный и легкий каркас, который изготавливается из стали, алюминиевого сплава или пластика.

Внутри прибор состоит из таких деталей:

Конструкция прибора предусматривает возможность крепления его на любую поверхность. Для этого используется поворотная система, позволяющая выбирать наиболее подходящее направление для распространения звуковых волн.

Как работает громкоговоритель

Принцип работы рупорного громкоговорителя аналогичен таковому у микрофона и заключается в преобразовании электрического сигнала в звуковую волну. Механические колебания (вибрации воздуха) создаются подвижной частью устройства. Далее сгенерированный сигнал с определенной звуковой частотой поступает на специальный усилитель – динамик. Качество и мощность источника звука определяются особенностями электромагнитной катушки, которая состоит из медной проволоки.

Виды громкоговорителей

Громкоговорители классифицируются по электроакустическим, конструктивным и эксплуатационным параметрам. В первом случае подразумеваются полоса воспроизводимых частот, номинальная электрическая мощность, активное сопротивление звуковой катушки.

Конструктивные параметры включают в себя типы подвижной и магнитной систем, форму диффузора и т. д. Эксплуатационные параметры определяют температурные и климатические условия работы прибора, а также его устойчивость к воздействию влаги.

Головки рупорных громкоговорителей отличаются от головок громкоговорителей прямого излучения тем, что вместо излучения звука непосредственно в окружающее пространство для передачи звуковых волн используют предрупорную камеру и рупор. Такая конструкция позволяет согласовывать сопротивление излучения головки и акустическое сопротивление окружающей среды. В результате мощность акустики значительно возрастает.

Среди наиболее распространенных разновидностей громкоговорителей можно выделить:

Также существуют электродинамические громкоговорители, в которых вместо рупора используется диффузор, превращающий механические колебания в акустические. В пьезоэлектрических моделях установлена металлическая пластина, которая контактирует с керамическим напылением, образуя звук. В последнее время получили распространение электретные модели, которые работают за счет наэлектризованной электретированной пленки.

Еще четверть века назад трудно было представить, что технический и научный прогресс столь значимо изменит технологии подготовки реквизита для киноиндустрии.

При съёмке видео и видеомонтаже важно добиться натуральности цветопередачи, но как это сделать, если цветовое восприятие – вещь субъективная?

Особую важность в современной кинематографии имеет применение различных ракурсов и охватов в процессе съемок. Рассмотрим подробнее эти понятия.

Читайте также: