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