Электроника для начинающих

Предположим, что вы расположите очень чувствительную мембрану из тонкого пластика на пути волн изменения давления. Пластик начнет колебаться под действием волн, как лист на ветру. Допустим, что к задней части мембраны вы прикрепите крошечную катушку так, что она будет перемещаться вместе с мембраной и пусть она будет менять свое положение относительно магнита, размещенного внутри катушки.

Эта конструкция выглядит подобно миниатюрному сверхчувствительному динамику, за исключением того, что вместо генерирования звука она генерирует электричество. Волны звукового давления заставляют мембрану перемещаться взад/вперед по оси магнита, а магнитное поле создает переменное напряжение в катушке.

Такая конструкция известна, как микрофон с подвижной катушкой.

Есть и другие способы изготовить микрофон, но эта конструкция наиболее проста для понимания. Конечно, генерируемое напряжение очень мало, но мы можем усилить его с помощью транзистора или даже ряда транзисторов. Затем мы можем направить полученный выходной сигнал на катушку обычного динамика и динамик воспроизведет звуковые волны. Все это показано на рис. 5.29–5.32.

Рис. 5.29.

Первый шаг процесса преобразования звука в электричество и обратно. Когда молотком ударяют в гонг, лицевая часть гонга вибрирует, создавая волны звукового давления, которые перемещаются в воздухе

Рис. 5.30.Второй шаг процесса: волны звукового давления проходят через перфорированную оболочку микрофона и заставляют его мембрану вибрировать в соответствии со своей частотой. К мембране присоединена катушка. Когда катушки начинает вибрировать, магнит, расположенный в ее центре, создает в ней переменный ток

Рис. 5.31.

Третий шаг процесса: небольшие по мощности сигналы микрофона проходят через усилитель, который увеличивает их амплитуду, сохраняя частоту и внешний вид волновой формы

Рис. 5.32.Четвертый шаг процесса: усиленный электрический сигнал проходит через катушку динамика. Магнитное поле, созданное током, заставляет вибрировать диффузор динамика, который таким образом будет воспроизводить исходный звук

В каком-то месте этого пути преобразования мы можем записать звук и затем воспроизвести его. Но принцип остается неизменным. Наиболее сложная часть на этом пути это конструирование микрофона, усилителя и динамика которые должны точно воспроизводить соответствующие сигналы на каждом этапе.

Это очень серьезная задача, поскольку делает точное воспроизведение звука труднодостижимым.

Вначале надо понять, что происходит внутри провода, когда осуществляется генерирование магнитного поля. Очевидно, что какая-то часть мощности, передаваемой по проводу, преобразуется в магнитное поле. Но только, что именно происходит?

Эксперимент 28. ПРОЦЕСС РЕАГИРОВАНИЯ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

Конденсатор поглощает некоторое количество постоянного тока до тех пор, пока он не будет полностью заряжен, после чего он прекращает пропускать ток. Существует несколько другое явление, которое я пока не упоминал и которое является противоположным поведению емкости. Оно известно, как собственная индуктивность, и вы можете обнаружить ее в любой проволочной катушке. В начальный момент она ограничивает постоянный ток (сопротивляется его прохождению), но затем это сопротивление постепенно исчезает. Приведу несколько определений:

• Сопротивление.

Препятствует протеканию тока и создает падение напряжения.

• Емкость.

На начальном этапе позволяет току протекать, а затем не пропускает его. Это поведение известно, как емкостное сопротивление.

• Индуктивность.

На начальном этапе препятствует протеканию тока, а затем дает возможность ему протекать беспрепятственно. Это явление обычно называют индуктивным сопротивлением.

На практике вы можете найти термин «реактивное сопротивление», который используется в этом же смысле, но поскольку термин «собственная индуктивность» или просто индуктивность более правильный, я буду использовать его.

В данном эксперименте вы увидите индукцию в действии.

Вам понадобятся: