電流怎么變成聲音

中學(xué)的時(shí)候，我們學(xué)過(guò)法拉第電磁感應(yīng)：磁通量的變化會(huì)有電流的產(chǎn)生。比如閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，簡(jiǎn)單說(shuō)就是磁生電。

反之亦然，電流也是會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的。而耳機(jī)的工作原理，就是電流的變化產(chǎn)生了變化的磁場(chǎng)，靠磁鐵的運(yùn)動(dòng)連帶著振膜產(chǎn)生震動(dòng)，從而發(fā)出聲音。

在耳機(jī)里，存在著兩塊磁鐵。一塊是下圖中的強(qiáng)磁性磁體，是一塊永磁鐵，固定在耳機(jī)的框架上，是粘牢了不能動(dòng)的;另一塊是連接著振膜的音圈，是一塊電磁鐵，通電時(shí)才會(huì)產(chǎn)生磁性，是可動(dòng)的。

聲音是振膜推動(dòng)空氣振動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)音頻電流通過(guò)耳機(jī)線，流過(guò)下圖耳機(jī)內(nèi)紅色的音圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)磁場(chǎng)又會(huì)和固定于耳機(jī)內(nèi)的永磁材料相互作用，音圈受力產(chǎn)生了不同振幅的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)振膜產(chǎn)生振動(dòng)，就發(fā)出了變化的聲音。這就是揚(yáng)聲器的工作原理了!

不同耳機(jī)把電流變成聲音的過(guò)程

按不同結(jié)構(gòu)和工作原理來(lái)區(qū)分，耳機(jī)主要有動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、電磁式和靜電式等。

1.電磁式

電磁式耳機(jī)是較為古老的一種，如圖1。

它的結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)線圈分別套在U形磁鐵的N、S兩極上，然后把鐵制振動(dòng)膜放在上邊(為便于振動(dòng)，膜與磁極之間留有間隙)并被磁極所吸引。當(dāng)有音頻電流通過(guò)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生隨音頻信號(hào)同步變化的交變磁場(chǎng)，這個(gè)交變磁場(chǎng)使得磁極對(duì)振動(dòng)膜的吸引力隨之發(fā)生變化。不斷起伏振動(dòng)的膜片會(huì)推動(dòng)周圍空氣產(chǎn)生聲波。這就完成了把電流變?yōu)槁曇舻娜窟^(guò)程。電磁式耳機(jī)的特點(diǎn)是高阻抗(一般為2000Ω)、高靈敏度。早年的電子管和礦石收音機(jī)用的就是這種耳機(jī)。

2.動(dòng)圈式耳機(jī)

它的基本結(jié)構(gòu)是把線圈(俗稱音圈)放置于環(huán)形磁場(chǎng)的間隙內(nèi)。當(dāng)有音頻電流通過(guò)時(shí)，音圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)和環(huán)形磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用，從而帶動(dòng)膜片發(fā)出聲音。動(dòng)圈式是技術(shù)最為成熟的耳機(jī)，它的特點(diǎn)是阻抗低(通常為幾Ω至數(shù)十Ω)音域?qū)挘皖l特性較為優(yōu)越。根據(jù)工藝和材料的不同，價(jià)格從幾元至上萬(wàn)元的都有。它也是市場(chǎng)占有率最高的耳機(jī)。

另外還有一種叫“等磁式”的耳機(jī)把音圈直接“印刷”到振動(dòng)膜上，而結(jié)構(gòu)卻有些類似后面介紹的“靜電式”，只不過(guò)把固電極換成了一種特殊結(jié)構(gòu)的磁鐵。也有著不錯(cuò)的音響效果。

3.動(dòng)鐵式耳機(jī)

它的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

動(dòng)鐵式耳機(jī)的構(gòu)造有些類似老式收音機(jī)里的“舌簧”式揚(yáng)聲器(當(dāng)然它的工藝和音效不是“舌簧”式能比的)。它是把由線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)通過(guò)很薄的U形鐵傳遞至磁極的間隙中，并與磁極發(fā)生相互作用然后通過(guò)傳導(dǎo)桿帶動(dòng)“振動(dòng)膜”發(fā)出聲音。它的特點(diǎn)是可以把體積做的很小。用這種結(jié)構(gòu)制成的耳機(jī)甚至可以塞入耳道內(nèi)，這是其它耳機(jī)難以做到的，因此在助聽(tīng)器里用的最多。但它的缺點(diǎn)是音域相對(duì)較窄，低頻特性稍差。不過(guò)由于體積小，可在一個(gè)耳機(jī)內(nèi)放置多個(gè)不同音域的單元來(lái)彌補(bǔ)這一不足，但這又會(huì)帶來(lái)一些很復(fù)雜的聲學(xué)問(wèn)題。

由于動(dòng)鐵式耳機(jī)小巧精致，對(duì)制作工藝要求較高，因此價(jià)格不菲，一般都在幾百至數(shù)千元。

4.靜電式耳機(jī)

這是一種不太普及的高檔耳機(jī)。一般最低價(jià)位也在幾千元，高檔的甚至賣到幾十萬(wàn)。它的基本結(jié)構(gòu)如圖四。

工作原理見(jiàn)圖4右側(cè)。它的結(jié)構(gòu)非常精細(xì)，主要是由幾微米厚帶金屬鍍層的塑料薄片作為振動(dòng)膜、懸空夾在兩個(gè)極板中構(gòu)成。工作時(shí)振動(dòng)膜被通上幾百伏的直流電形成靜電場(chǎng)。而經(jīng)過(guò)放大升壓的音頻信號(hào)則通往兩個(gè)固定電極，并在電極之間產(chǎn)生不斷變化的電場(chǎng)，這兩個(gè)電場(chǎng)相互作用驅(qū)使膜片振動(dòng)發(fā)出聲音。

由于膜片又薄又輕，又是整體振動(dòng)，所以對(duì)于音樂(lè)的細(xì)節(jié)反映靈敏、瞬態(tài)響應(yīng)好、音域非常寬且曲線平坦，能使各種聲音得到很好再現(xiàn)。但這種耳機(jī)的最大不便之處是需配備帶高壓的專用耳機(jī)放大器，不能用普通音響設(shè)備直接驅(qū)動(dòng)。