“Tamamen” elektrik devreleri sesi nasıl yayabilir?

Hareketli membranlar veya piezoelektrik malzemeler açık bir şekilde ses dalgaları oluşturur, ancak transformatörler veya DCDC kıyıcılar (ve diğerleri) gibi elektrik devrelerini "yalnızca" tamamen "duyulabilir bir sese nasıl sahip olabilirler?" Malzeme mikroskobik olarak genişliyor ve akımla büzülüyor mu?

Gerçekten sorduğunuz, elektrik devrelerinin nasıl küçük hareketlere neden olabileceğidir. Sonuçta, ses havanın hareketidir.

Cevap, elektrik alanlarının veya elektrik akımlarının kuvvetlere veya hareketlere neden olabileceği çeşitli yolların olmasıdır. Bu etkiler, kük hareketlere kasten neden olan veya hisseden var olan çeşitli transdüserlerin tasarımında harmanlanmıştır. Bununla birlikte, bu dönüştürücülerin çalışmasına izin veren fizik yasaları dönüştürücü durumunun dışında durmaz. Her yerde varlar, pek çok şey istenmeyen dönüştürücüler. Fark, genellikle etkinin bir dönüştürücüde olduğu gibi kasıtlı olarak tasarlanmadan oldukça zayıf olmasıdır.

Bu etkilerden bazıları:

1. Elektrostatik kuvvet . Farklı bir voltajda iki nesne, aralarında bir kuvvete sahip olacaktır. Kuvvet, gerilim ile orantılı ve mesafe ile ters orantılıdır. Bu, balonun bir kediye veya bir şeye sürtünmesinden sonra saçınıza yapışmasını sağlayan kuvvettir. Sıradan devreler için bu kuvvet çok zayıf ve iletkenler ondan çok daha kuvvetli bir şekilde tutuluyor. Yine de, bazen yüksek voltaj devreleriyle bundan sesli bir ses alabilirsiniz.

2. Elektrodinamik kuvvet . Hareketli bir yük, etrafında dairesel bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alan, akımla orantılıdır ve teli bir bobine sarmak suretiyle oldukça güçlü yapılabilir. Bu manyetik alan bir şeyleri hareket ettirmek için yapılabilir ve solenoidlerin, motorların ve hoparlörlerin nasıl çalıştığının temelini oluşturur.

   Hareketli yükler aynı şekilde, doğru oryantasyondaki bir manyetik alandan akarken de bir kuvvetle karşılaşır. Çoğu hoparlör bu prensipte çalışır; güçlü bir kalıcı mıknatıs sabitlenecek ve bobin hareket edecek şekilde yapılırlar; bu da hoparlör konisinin merkezini hareket ettirir. Aynı şey herhangi bir indüktörde de olur. Akım geçiren her tel parçası, genel manyetik alan nedeniyle bir miktar kuvvet yaşar. Transformatörlerden duyduğunuz seslerin bir kısmı, sonuçta biraz hareket eden ayrı tel parçalarıdır.

3. Piezoelektrik etkisi . Örneğin kuvars gibi bazı malzemeler, uygulanan elektrik alanın bir fonksiyonu olarak boyutlarını veya şekillerini biraz değiştireceklerdir. Bazı küçük kulaklıklar bu ilke üzerinde çalışır. Ayrıca, bu prensibe ters yönde çalışan "kristal" mikrofonlar da vardır, bu da krista kuvvet uygulamak, bunun bir voltaj oluşturmasına neden olur. Yaygın barbekü ızgarası, bir kıvılcım çıkmasına neden olacak kadar yüksek bir voltaj oluşturacak kadar sert ve aniden bir kuvars kristali sıkarak bu prensip üzerinde çalışır.

   Bazı kapasitör malzemeleri bu etkiden yeterince etkilenir ve bir devre kartına sert şekilde monte edildiğinde duyulabilir sese neden olabilir. Bir panele bir kere bakıp seramik kapağın yerine bir elektrolitik yerine değiştirmem gerekiyordu, çünkü seramik sinir bozucu bir ses çıkardı.

4. Manyetostriktif etki . Bu, piezoelektrik etkinin manyetik analoğudur. Bazı malzemeler uygulanan manyetik alana bağlı olarak şekil veya boyut değiştirir ve bu efekt de ters yönde çalışır. Bu etkiden yararlanan manyetik sensörler üzerinde çalıştım.

   Transformatörlerdeki ve indüktörlerdeki malzemeler bu etkiye sahip olmayacak şekilde seçilir, ancak yine de az miktarda bulunur. Bir indüktörün çekirdeği, manyetik alan değiştikçe aslında çok hafif bir şekilde değişir. Bu, özellikle indüktör mekanik olarak bir devre kartı gibi havadan daha büyük bir alan sunan bir şeye mekanik olarak bağlanırsa duyulabilir sese neden olabilir.

İdeal bir indüktör veya transformatör tamamen elektronik bir bileşen olabilir, ancak gerçek bir indüktör veya transformatör (hızla değişen) bir manyetik alan üretir. Bu manyetik bileşenin bileşen içerisinde (örneğin ferromanyetik çekirdeğin içinde) tutulması, ancak% 100 için elde edilemeyecek bir tasarım amacıdır. 'Sızıntı yapan' manyetik alan, nesnelerin hareket etmesine (titrer) neden olur ve bunlar, etraflarındaki havanın aynı şekilde hareket etmesini sağlar. Presto: (istenmeyen) bir elektromanyetik hoparlör.

Benzer bir etki büyük olasılıkla iletken levhaların gerilime bağlı olarak birbirlerini çekeceği yüksek gerilim kapasitörlerinde de olabilir. Bu elektrostatik bir konuşmacıya karşılık gelir :)

Üçüncü bir etki, bileşenlerde (istenmeyen) piezoelektrik etkilerdir. Bunun gerçekten gözlemlenebilir bir düzeyde olup olmadığından emin değilim.

Trafo veya indüktör tabanlı devrelerde sesi yayan materyali genişletmiyor veya daralmıyor. Ancak parçalar hareket ediyor.

Transformatörler, alternatif elektromanyetik alanların neden olduğu önemli mekanik kuvvetlere maruz kalır. Bu tellerin ve laminasyonların hareket etmesine neden olur ve bu nedenle ses çıkarır. DC-DC dönüştürücüler genellikle aynı sebeple hareket eden yara indüktörlerine sahiptir.

İşte bir tane daha

Elektriksel bir alana maruz kalma ve / veya elektriksel deşarj nedeniyle çevredeki plazma veya gazın özelliklerini değiştirerek ses

1900'lerde William Duddell tarafından keşfedilen “Ark Yayını” na dayanarak, İyonofon ya da çoğunlukla plazma konuşmacı / tweeter (konuşmacılarda kullanılır) olarak adlandırılan ses, plazma içindeki plazma boyutunu değiştirmek için şarj ederek ses dalgaları üretir. elektrotlar arasında genellikle dar alan. Hareket etmesi gereken çok düşük kütle nedeniyle, bu hoparlör elektrotlara beslenen dalgaların çok hassas bir şekilde çoğaltılmasını sağlayabilir, özellikle yüksek frekanslar için iyidir.

Henüz dokunulmaz bir diğer etki yük altında tel düzleştime - teller yok akımı, mikroskopik olarak veya gözle görülür bir şekilde olsun, bunların içinden geçirildiğinde düzeltmek eğilimindedir. Bir güç trafosunun sargıları içindeki tel, saniyede 100 ila 120 kez hafifçe düzleşmeye çalışır (belediye gücünün sıklığına bağlı olarak).

Bu fenomen, küçük bir buji kablosu bulunan bir araca "sıçramaya başladığında", özellikle de çalıştırılmakta olan aracın boşalmış bir aküsü varsa, kolayca gözlenebilir. Marş motoru devreye girdiğinde, atlamacı kablolarının "sıçradığını" ve ağır yük altında hafifçe düzelttiklerinde sertleştiğini görmek genellikle kolaydır.

Hareketli membranlar veya piezoelektrik malzemeler açık bir şekilde ses dalgaları oluşturur, ancak transformatörler veya DC / DC kıyıcılar (ve diğerleri) gibi elektrik devrelerinde "yalnızca" tamamen "duyulabilir bir ses duyulabilir mi?" Malzeme mikroskobik olarak genişliyor ve akımla büzülüyor mu?

Diğerleri, malzemenin güzel bir şekilde hareket etmesi ile ilgili kısmı açıklarken, kilit noktalardan biri, Sesli gürültünün insan tarafından duyulabilir aralıkta hareket gerektirdiğidir . Tipik olarak bu, 20 Hz ila 20 kHz anlamına gelir, ancak yaş / işitme kaybını hesaba katmanın yanı sıra biraz daha düşük veya daha yüksek olabilir. Bu aralığın üstünde veya altında salınan hiçbir şey (Infrasonic veya Ultrasonic) normal olarak duyulmaz. Yine de şansın sahip olacağı gibi, bu aralık, DC / DC kıyıcılar, transformatörler, EL Panel İnvertörleri, Işık Devreleri için PWM, yani çoğu zaman bir yan ürün olarak birçok devrede kullanılan tipiktir.

Burada bir sürü teori var. Uygulamada, genellikle gevşek indüktör kabloları tutulur. Bobinlerin etrafına dokunmak (bir tornavida gibi manyetik bir şeyle değil): CRT geri tepme devresindeki bobinlerde denemek, bir kereden fazla yapmadığınız bir şeydir) suçluyu bulmakta yardımcı olabilir ve uygun sıcak tutkal veya tırnak lehçe kontrol altına almakta yardımcı olabilir.

Tecrübelerime göre, çoğu zaman bir transformatör ses çıkarır, gevşek bir laminasyon veya gevşek bir montajdan kaynaklanır. Mekanik bir kıyıcı ses çıkarır, çünkü akım "kesen" kamış hareket eder / titrer. Açıkçası hareket eden her şey bir ses çıkarır. Bir transformatör genellikle 60 Hz'lik bir nem üretirken, bir kıyıcı tasarlandığı frekansa (tipik olarak 400 Hz) bağlıdır.

Malzemenin mikroskobik olarak genişlediğine ve büzüldüğüne inanmıyorum, ancak öyleyse, frekans o kadar yüksek olur ki duyulamayacaktı. Ayrıca, yeterince yüksek olmayabilir.

Ses üretebilen, tamamen mekanik olmayan tek devre, mikrodalga vericileridir. Ama beynini pişirecekler.