Индуктивные преобразователи

Если в поле постоянного магнита поместить катушку индуктивности (рамку) и привести ее во вращение с помощью, например, воздушного потока (рис. 6.14), то на ее выходе появится ЭДС индукции.

Рис. 6.14. Вращение рамки в магнитном поле приводит к генерации ЭДС

Во время звучания человеческой речи возникает воздушный поток переменной плотности. Раз так, то можно ожидать, что под воздействием воздушного потока речи будет вращаться и катушка (рамка), что вызовет пропорциональное изменение ЭДС индукции на ее концах. Так можно связать акустическое воздействие на проводник в магнитном поле с возникающей ЭДС индукции на его концах. Это типичный пример группы индукционных акустических преобразователей. Представителем этой группы является, например, электродинамический преобразователь.

Рассмотрим акустическое воздействие на катушку индуктивности с сердечником (рис. 6.15). Механизм и условия возникновения ЭДС индукции в такой катушке сводятся к следующему.

Рис. 6.15. Возникновение ЭДС на катушке индуктивности

· Под акустическим давлением Р появляется вибрация корпуса и обмотки катушки.

· Вибрация вызывает колебания проводов обмотки в магнитном поле, что и приводит к появлению ЭДС индукции на концах катушки. Эта ЭДС определяется по формуле:

E = (N + N) = B,

где N — магнитный поток, замыкающийся через сердечник; N — магнитный поток, замыкающийся через обмотки по воздуху; B — вектор магнитной индукции; m(t) — магнитная проницаемость сердечника; m(t) — магнитная постоянная; j(t) — угол между вектором B и осью сердечника; j(t) — угол между вектором B и осью катушки; S — площадь поперечного сечения сердечника; S — площадь поперечного сечения катушки.

Рис. 6.16. Возникновение ЭДС в электродинамическом микрофоне

Индуктивные преобразователи подразделяются на электромагнитные, электродинамические и магнитострикционные.

К электромагнитным преобразователям относятся такие устройства, как громкоговорители, электрические звонки (в том числе и вызывные звонки телефонных аппаратов), электрорадиоизмерительные приборы.

Примером непосредственного использования этого эффекта для цепей акустического преобразования является электродинамический микрофон (рис. 6.16). ЭДС на выходе катушки определяется по формуле:

E = –L, L = k 4pm N,

где L — индуктивность; k — коэффициент, зависящий от соотношения; I — длина намотки катушки; d — диаметр катушки; m — магнитная проницаемость; S — площадь поперечного сечения катушки; N — количество витков катушки.

Возникновение ЭДС на входе такого преобразователя принято называть микрофонным эффектом. Можно утверждать, что микрофонный эффект способен проявляться как в электродинамической, так и в электромагнитной, конденсаторной и других конструкциях, широко используемых в микрофонах самого различного назначения и использования.