tema lucrĂrii: difuzorul făcut la școală numele Și...
TRANSCRIPT
TEMA LUCRĂRII: Difuzorul făcut la școală
NUMELE ȘI PRENUMELE ELEVILOR: Avram Ruxandra Maria,
Gheorghe Roxana Gabriela, Ghebu Andreea Ana, Popescu Fabrizio
Bogdan
CLASA: a VIII-a
INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: Școala cu clasele I-VIII Nr. 4, Rm. Vâlcea
ADRESA: Strada Calea lui Traian, nr. 97
ORAȘUL: Râmnicu Vâlcea
PROFESORI ÎNDRUMĂTORI: Fârtat Mihai și Fârtat Marinela
Introducere
În aer, ca şi în orice alt gaz, oscilaţiile se propagă sub formă de
unde longitudinale. Ajungând la organul auzului nostru, urechea, vibraţiile
ale căror frecvenţe sunt cuprinse în intervalul aproximativ de la 20 la
20000 vibraţii în 1s (Hertzi) provoacă senzaţia specifică auditivă. Aceste
vibraţii sunt vibraţiile sonore sau acustice , numite sunete.
Spearearea vibraţiilor, care au
frecvenţe cuprinse între 20 şi 20000 Hz, este
legată de caracterele fiziologice ale urechii
omului care percepe vibraţiile cuprinse în
acest interval . Din punct de vedere fizic,
oscilaţiile de 10 Hz sau de 30000 Hz nu se
deosebesc prin nimic specific de oscilaţiile cu
frecvenţa de 20 Hz sau 20000 Hz. Oscilaţiile
elastice cu frecvenţe de peste 20000 Hz sunt
numite ultrasunete, iar cele cu frecvenţe mai
mici de 20 Hz se numesc infrasunete.
O parte din undele ultrasonice
, şi anume acelea de frecvenţe foarte
ridicate, nu se mai supun legilor
clasice ale mecanicii, necesitând
aplicarea legilor mecanicii cuantice.
Pentru a se marca diferenţierierile, undele acustice au luat
denumirea de microunde sau hipersunete. Domeniul lor începe de
la aproximativ 109 Hz şi se întinde în mediile solide până la 1013-
1014 Hz, acestor frecvenţe corespunzându-le lungimi de undă
comparabile cu distanţele interatomice. 1014 Hz este frecvenţa cea
mai ridicată pe care o pot avea undele acustice.
Într-un mediu gazos, atenuarea puternică a
undelor ultrasonice determină restrângerea
domeniului de existenţă a microundelor.
Sunetul este produs prin comprimarea şi
decomprimarea straturilor succesive din mediu
(perturbaţia se transmite din aproape în aproape prin
mediul elastic, creându-se unde elastice, care iau
alternativ forma unei compresiuni sau a unei
rarefieri)
Sunetul se poate propaga prin
cele 3 medii : gazos, lichid şi solid. El nu
se poate propagă în vid.
Prima înregistrare sonoră s-a efectuat
strigându-se spre diafragma care vibreză sub
acţiunea undelor sonore ale vocii. Vibraţia
diafragmei activa un ac ataşat acesteia, care
grava şanţuri într-un cilindru rotativ acoperit cu
staniol. La ascultarea înregistrării, şanţurile
făceau ca acul şi diafragma să vibreze,
recreând vocea.
Microfonul
Interpreţii folosesc adesea microfoane
cu radio. Microfonul transformă vocea
interpretului într-un semnal electric, după
care un emiţător radio, alimentat de la
o baterie şi purtat uneori la o curea, îl
transmite unui receptor radio. Acesta îl
redă publicului printr-o instalaţie de
sonorizare.
Difuzorul este un dispozitiv care transformă energia
electrică(de obicei a unor curenţi microfonici) în energie acustică. Este
alcătuit dintr-un transformator ectromecanic, care determină tipul de
difuzor, şi dintr-un transformator mecanoacustic, format de obicei
dintr-o membrană vibrantă plană, ondulată, conică sau exponenţială,
care radiază energia sonoră în mediul înconjurător.
Energia electrică de audiofrecvență de la ieșirea
receptorului radio, TV sau amplificatorului se transformă în
sunet. Această transformare se face prin mai multe sisteme
și anume:electromagnetic, electrodinamic, piezoelectric și
electrostatic.
Driverele sunt:
suboofere (pentru frecvențe foarte joase),
woofere (pentru frecvențe joase),
midrange (pentru frecvențe medii),
tweetere (pentru frecvențe înalte)
supertweetere (optimizate cu cele mai mari frecvențe).
Difuzoarele diferă în funcţie de aplicaţie. Sistemul de acasă
folosește denumirea ”tweeter” pentru driverul de înaltă frecvență, în timp ce
sistemele profesionale de concert poartă denumirea de ”HF” sau înalte.
Istoric
a patentat primul său difuzor
electric (capabil să reproducă discurs inteligibil) ca parte a
telefonului său, în 1876, care a fost urmată în 1877 de o
versiune îmbunătăţită de la . Nikola Tesla a
făcut se pare un dispozitiv similar în 1881, dar nu a fost
emis un brevet de invenţie.
Ernst Siemens
Johann Philipp Reis a instalat un difuzor
electric în telefonul său în 1861 care a fost capabil să
reproducă sunete clare, dar, de asemenea, ar putea
reproduce vocile înfundate, după câteva revizii.
Alexander Graham Bell
În acest timp, Thomas Edison a emis
un brevet britanic pentru un sistem cu ajutorul
aerului comprimat ca un mecanism de amplificare
pentru fonografele sale cu cilindri inventate mai
timpuriu, dar el în cele din urmă s-a axat pe
familiarul corn de metal condus de o membrana
ataşată la un băţ ascuţit.
În 1898, Horace a patentat un design pentru un
difuzor cu aer comprimat, apoi a vândut drepturile lui Charles
Parsons, care a emis mai multe brevete britanice
suplimentare inainte de 1910.
Principiul bobinei mobile frecvent
utilizată în prezent în radiatoare directe a
fost brevetat în 1924 de către Chester W. Rice şi Edward W.
Kellogg. Diferenţa esenţială dintre încercările anterioare şi brevetul
de invenţie a lui Rice şi Kellogg este ajustarea parametrilor
mecanici.
În aceeaşi perioadă, Walter H. Schottky a
inventat primul difuzor panglică.
Aceste difuzoare au utilizat pentru
prima dată electromagneţi, deoarece
magneţii permanenţi: mari şi puternici, nu
au fost, în general, disponibili la un preţ
rezonabil.
În 1937, primul sistem de difuzoare standard în
industria de film, "Sistemul pentru Teatre Shearer Horn
"(sistem de două căi), a fost introdus de Metro-Goldwyn-
Mayer. John Kenneth Hilliard, James Bullough Lansing, şi
Douglas Shearer au jucat toate rolurile în crearea sistemului.
Difuzoare de înaltă calitate au fost făcute de Western
Electric.
Altec Lansing a introdus 604, care a devenit cel mai faimos lor conducător auto duplex coaxial, în 1943.
Este incorporat un corn de înaltă frecvenţă, care trimite
sunet prin mijlocul de un difuzor de 15 inch pentru mai mare
performanţă.
Sistemul de difuzoare "Vocea de Teatru" a lui Altec a
ajuns pe piaţă, în 1945, oferind o mai bună coerenţă
şi claritate, la un nivel ridicat necesar în cinematografe.
Academia de Arte şi Ştiinţe Motion Picture imediat a început testarea caracteristicilor sale sonice,au facut standardul
pentru industria de casa de film, în 1955
Tipuri de
difuzoare şi
funcţionarea lor
Constructiv, difuzorul are o parte fixă, carcasa,
care susține partea mobilă. difuzoare:
2
1
3
4
DIFUZORUL ELECTROMAGNETIC
DIFUZORUL ELECTROSTATIC
DIFUZORUL PIEZOELECTRIC
DIFUZORUL
ELECTRODINAMIC
Magnetul permanent sau electromagnetul dezvoltă un câmp
magnetic circular în care se montează o bobină legată rigid de o
membrană fixată în parte de sus a carcasei metalice, iar la nivelul
legăturii cu bobina de un element numit fluture, care stopează ieșire
completă din câmp a bobinei.
În acest model găsim două tipuri constructive: cu magnet
permanent și cu electromagnet sau cu excitație (necesită un montaj care să
asigure o tensiune de pentru bobina electromagnetului).Constructiv sunt
asemănătoare.
Curentul electric de audiofrecvență care trece
prin bobină, creează în jurul acesteia un câmp magnetic
alternativ care prin interacțiune cu câmpul magnetic
permanent al magnetului sau electromagnetului produce
o forță ce deplasează bobina pe verticală.
Acest tip de difuzor se caracterizează printr-o
frecvență bună și largă și o gamă extinsă a puteriilor
radiate. Puterea lor este de la câteva fracțiuni de watt
până la zeci și sute de wați.
Se compune dintr-un magnet permanent
care între cei doi poli are montată o bobină
prin care circulă un curent de audiofrecvență
emis de amplificator. În mijlocul bobinei se
găsește montată, circulând liber, o lamelă
elastică de oțel care la un capăt este cuplată de o membrană în formă de pâlnie (poate fi
plană).
DIFUZORUL ELECTROMAGNETIC
Difuzorul bazat pe sistemul
electromagnetic este o construcție simplă care se bazează pe acțiunea câmpului
magnetic alternativ.
Datorită curentului de audiofrecvență și sub acțiunea câmpului magnetic alternativ, lamela vibrează antrenând membrana difuzorului emițând sunete.
Cu toate că acest tip de difuzor are o
sensibilitate bună, caracteristica de redare a
frecvențelor este foarte proastă și cu
distorsiuni mari. Nu se mai folosește, el a fost difuzorul începuturilor.
DIFUZORUL
ELECTROSTATIC
Este constituit din doi electrozi perforați,
într care este plasată o membrană. Între electrozi și
membrană se aplică o tensiune electrică constantă,
furnizată de un generator .
Prin intermediul unui transformator,
tensiunea modulată este suprapusă peste
tensiunea constantă a generatorulu, iar membrana
supusă câmpului electric variabil va oscila ,
reproducând sunetul.
Este un difuzor care introduce
distorsiuni, mai ales în domeniul
frecvențelor joase.
Acest tip de difuzor se poate
compara cu un condensator.
Este constructiv compus dintr-
un electrod fix și un electrod mobil (se pot
numi fiecare și armătură).
Sunt confecționați dintr-o
peliculă dielectrică foarte subțire,
metalizată pe una din părți. Între cei doi
electrozi se aplică o tensiune continuă
care creează câmpul electric inițial. La
aplicarea tensiunii alternative de
audiofrecvență, armătura mobilă va vibra,
producând sunete.
DIFUZORUL
PIEZOELECTRIC
Calitatea redării în domeniul
frecvențelor înalte este mult mai bună față de
sistemul electrodinamic, ajungând să redea
sunete până la 20 kHz.
Pentru o bună sonorizare difuzorul
trebuie montat într-un sistem acustic.
Pentru a obține o deplasare
liniară a armăturii mobile (în funcție de
tensiunea aplicată) se pot folosi doi
electrozi ficși în loc de unul singur. În acest
caz, pentru a putea emite sunete efectiv,
electrozii ficși trebuie să fie niște plăci
perforate sau grile de sârmă.
În interiorul urechii se afla o piele fină și subțire
numită timpan. Când timpanul vibreazâ creierul înterpreteazâ
vibrațiile ca pe sunete.
Când clopotul vibrează acesta împinge particulele de lângă el
într-o parte. Aceste particule se lovesc cu particulele din fața lor care la
rândul lor se lovesc tot cu particulele din fața lor și tot așa.În acest fel un
obiect care vibrează trimite în atmosferă o undă de presiune care
fluctuează.
Formarea Sunetului Un difuzor preia semnalele electrice si le transformă in vibraţii pentru a crea unde de sunet. Diafragma sau Conul Un difuzor produce sunet prin vibrarea rapidă a diafragmei. Conul este de obicei alcătuit din hârtie, plastic sau metal si este ataşat la margine de suspensie. Suspensia este o margine din material flexibil care permite conului să se mişte si este atasată de cadru metalic al difuzorului numit cos. Bobina mobilă Bobina mobilă este de fapt un electromagnet. Când electricitatea trece prin fire se crează un camp magnetic in jurul bobinei care face ca diafragmă să vibreze.
Traductoarele mișcării aerului
ale lui Heil Oskar
Oskar Heil a inventat transformator de mişcare a aerului în 1960.
În această abordare, o diafragmă plisată este montată într-un
câmp magnetic şi este forţată să se închidă şi să se deschidă sub controlul
unui semnal muzical.
Aerul este forţat de între pliuri, în
conformitate cu semnalul impus și cu generatorul de sunet.
Un difuzor (sau "speaker") este un transformator
electroacustic care produce un sunet ca răspuns la o priză
electrică şi semnal audio de intrare. Difuzoarele non-electrice s-
au dezvoltat ca accesorii la telefon, dar amplificarea electronică
de tub cu vid a făcut mult mai utile difuzoarele in general.
Cea mai comună formă de difuzor foloseşte un con de hârtie de
sprijin-o bobină de voce și un electromagnet.
În cazul în care reproducerea exactă a sunetului este necesară,
mai multe difuzoare pot fi utilizate, fiecare reproduce o parte din gama de
frecvenţă sonoră.
Difuzoare miniaturale sunt găsite în dispozitive, cum ar fi:
• receptoare radio şi TV,
•playere muzicale.
Sistemele de difuzoare mai mari sunt folosite pentru:
• muzică,
• armare sunet în teatre şi concerte
• sisteme de adresare publică.
Am strâns toate materialele:
O hârtie, fir de cupru, foarfecă,
magnet,MP3, bandă de lipit
Am tăiat o hârtie în formă de pătrat
pentru bază
Am format un con de hârtie
Am așezat magnetul în mijlocul suportului,
Apoi am pus conul peste magnet
Am înfășurat firul de cupru în jurul conului,
Formându-se astfel o bobină.
Am testat funcționarea difuzorului cu o baterie
și am auzit niște pocnitui fine datorită hârtiei
care vibrează
Am conectat MP3-ul cu căștile tăiate
la difuzor și am obținut rezultatul căutat
http://saudio.3x.ro/Funct%20Difuzoare.htm data: 9 februarie 2012
http://electronics.howstuffworks.com/speaker5.htm data 9 februarie 2012
http://en.wikipedia.org/wiki/Loudspeaker data 9 februarie 2012
„Dicționarul de fizică”, editura Enciclopedică română, anul 1972
Cosma Tudose, Ion Căplănuș, Mircea Bostan, Alexandru Toth, Ioan-
Emil Bățagă, Gheorghe Saricu Traian Penciuc ,,Mecanică fizică,acustică
și căldură”, editura Didactică și pedagogică, București,1976
E. Richard Churchill, Louis V. Loesching și Muriel Mandell „365 de
experimente științifice simple cu materiale obișnuite”, editura Aquila, 2007