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, = 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.

Продолжение следует.

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