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: ÎNVĂȚĂMÂNT: Școala cu clasele I-VIII Nr. 4, Rm. Vâlcea ADRESA: Strada Calea lui Traian, Traian, nr. nr. 97
ORAȘUL: Râmnicu Vâlcea PROFESORI ÎNDRUMĂTORI: Fârtat Mihai și Fârtat Marinela
Introducere
În aer, aer, ca şi în orice 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 10 131014 Hz, acestor frecvenţe corespunzându -le lungimi de undă
comparabile cu distanţele interatomice. 10 14 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 se poate propaga prin
cele 3 medii : gazos, lichid şi solid. El nu se poate propagă în vid. 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)
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 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 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 Ernst Siemens. Nikola Tesla a făcut se pare un dispozitiv similar în 1881, dar nu a fost emis un brevet de invenţie.
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 -GoldwynMayer. 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, î n 1943.
Este incorporat un corn de î naltă 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, î n 1945, oferind o mai bună coerenţă şi claritate, la un nivel ridicat necesar î n cinematografe. î nceput
Academia de Arte şi Ştiinţe Motion Picture imediat a
testarea caracteristicilor sale sonice,au facut standardul pentru industria de casa de film, î n 1955
Tipuri de
difuzoare şi funcţionarea lor Constructiv, difuzorul are o parte fixă, carcasa, care susține partea mobilă. difuzoare: 1 2 3 4
DIFUZORUL ELECTROMAGNETIC DIFUZORUL ELECTROSTATIC DIFUZORUL PIEZOELECTRIC
DIFUZORUL ELECTRODINAMIC 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.
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.
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.
DIFUZORUL ELECTROMAGNETIC
Difuzorul bazat pe sistemul
electromagnetic este o construcție simplă care se bazează pe acțiunea câmpului magnetic alternativ .
Se compune dintr-un magnet permanent care î ntre 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 î n formă de pâlnie (poate fi plană).
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 î nceputurilor.
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.
DIFUZORUL PIEZOELECTRIC 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.
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. Î n această abordare, o diafragmă plisată este montată î ntr-un câmp magnetic şi este forţată să se î nchidă şi să se deschidă sub controlul unui semnal muzical.
Aerul este forţat de î ntre pliuri, î n 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 sau dezvoltat ca accesorii la telefon, dar amplificarea electronică de tub cu vid a făcut mult mai utile difuzoarele in general. Cea mai comun ă 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://en.wikipedia.org/wiki/Loudspeaker data 9 februarie 2012 http://electronics.howstuffworks.com/speaker5.htm data 9 februarie 2012 „Dicționarul de fizică”, editura Enciclopedică română, anul 1972 Cosma Tudose, Ion Căplănuș, Mircea Bostan, Alexandru Toth, IoanEmil 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
