“纯”电路怎么能发出声音?

电器工程 晶体管 变压器 噪音 声音 扬声器
2022-01-15 07:02:47

移动的薄膜或压电材料显然会产生声波,但“纯粹的”电路,如变压器或 DCDC 斩波器(和其他)怎么会经常发出可听见的噪音呢?材料是否随着电流在微观上膨胀和收缩?

4个回答

您真正要问的是电路如何引起小运动。毕竟,声音是空气的运动。

答案是电场或电流可以通过多种方式产生力或运动。这些效应在各种传感器的设计中得到了利用,这些传感器的存在是为了故意引起或感知微小的运动。然而,允许这些换能器工作的物理定律不会在换能器外壳之外停止。它们无处不在,所以很多东西都是无意的传感器。不同之处在于,如果没有像换能器那样刻意设计,效果通常会很弱。

其中一些影响是:

  1. 静电力电压不同的两个物体之间会有一个力。力与电压成正比,与距离成反比。这与使气球在与猫或其他东西摩擦后粘在头发上的力相同。对于普通电路,这种力非常弱,导体被固定在适当位置的力比它强得多。不过,您有时可以通过高压电路从中获得可听见的声音。

  2. 电动力移动的电荷会在其周围产生一个圆形磁场。磁场与电流成正比,并且可以通过将导线绕成线圈而变得非常强。这个磁场可以用来移动物体,并且是螺线管、电机和扬声器工作的基础。

    如果流过正确方向的磁场,移动的电荷同样会受到力。大多数扬声器实际上都是按照这个原理工作的。它们的制造方式是固定一个强大的永磁体并且线圈移动,进而移动扬声器音盆的中心。同样的事情发生在任何电感器中。由于整体磁场,每条通有电流的电线都会受到一些力。您从变压器中听到的一些嗡嗡声是导致个别电线移动了一点。

  3. 压电效应一些材料,例如石英,会随着施加的电场而略微改变它们的尺寸或形状。一些小型耳机就是按照这个原理工作的。还有一些“水晶”麦克风以相反的原理工作,这意味着对水晶施加力会使其产生电压。常见的烧烤炉点火器就是根据这个原理工作的,通过猛烈敲击石英晶体并突然足以产生足够高的电压来产生火花。

    一些电容器材料表现出足够的这种效应,当刚性安装在电路板上时会产生可听见的声音。我不得不重新旋转一次电路板并用电解液更换陶瓷盖,因为陶瓷会引起烦人的可听见的呜呜声。

  4. 磁致伸缩效应这是压电效应的磁性模拟。一些材料会根据所施加的磁场改变形状或尺寸,这种效应也反过来起作用。我研究过利用这种效应的磁传感器。

    选择变压器和电感器中的材料不会产生这种影响,但无论如何都会有少量。随着磁场的变化,电感器的磁芯实际上会非常轻微地改变尺寸。这可能会产生可听见的声音,特别是如果电感器以机械方式耦合到对空气有更大面积的物体,例如电路板。

理想的电感器或变压器可能是纯电子元件,但真正的电感器或变压器会产生(快速变化的)磁场。这种组件的设计目标是将磁场保持在组件内(例如在铁磁芯内),但这不会 100% 实现。“泄漏”的磁场会导致物体运动(振动),而这些物体也会使它们周围的空气同样运动。Presto:(不需要的)电磁扬声器。

在高压电容器中可能会产生类似的效果,其中导电板根据电压相互吸引。这对应于静电扬声器:)

第三种效应是组件中的(不需要的)压电效应。我不确定在可观察的层面上是否确实如此。

它不是膨胀或收缩材料,而是在基于变压器或电感器的电路中发出声音。然而,零件正在移动。

变压器受到由交替电磁场引起的显着机械力的影响。这会导致电线和叠片移动,从而发出声音。DC-DC 转换器通常具有绕线电感器,它们也出于同样的原因而移动。

这里还有一个

由于暴露于电场和/或放电而改变周围等离子体或气体的特性而发出声音

基于 William Duddell 于 1900 年左右发现的“歌唱弧”,Ionophone 或者它通常被称为等离子扬声器/高音扬声器(实际上用于扬声器)通过对等离子充电来产生声波,从而改变等离子的大小。通常是电极之间的窄场。由于必须移动的质量非常低,该扬声器可以非常准确地再现馈送到电极的波,特别适用于高频。