L为音圈导线的长度,单位:米
i为流经音圈的电流,单位:安培
F为磁场对音圈的作用力,单位:牛顿
但是,在通电音圈受力运动的同时,由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势,这个效应我们称它为电动式换能器的电效应,其感应电动势的大小为:
е=Вiν
式:ν为音圈的振动速度,其单位为:米/秒
е为音圈中感应电动势,单位为:伏特
电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。
六、 其它扬声器工作原理:
〈一〉 磁式扬声器:亦称“舌簧扬声器”,其结构如图4所示,在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁,当电磁铁的线圈中没有电流时,可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引,在中央保持静止;当线圈中有电流流过时,可动铁心被磁化,而成为一条形磁体。随着电流方向的变化,条形磁体的极性也相应变化,使可动铁心绕支点作旋转运动,可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气热振动。
〈二〉 静电扬声器:它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器,就其结构看,因正负极相向而成电容器状,所以又称为电容扬声器。如图所示,有两块厚而硬的材料作为固定极板,极板上有此可以透过声音,中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜(如铝膜)。将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离,即使在大振膜上,亦不致与固定极相碰。
如图5所示,在两电极间原有一直流电压(称之为偏压)。若在两电极间加由放大器输出的音频电压,与原来的输出电压相重叠,形成交变的脉动电压,这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化,而振膜因此振动而发声。
静电扬声器的优点是整个振膜同相振动,振膜轻,失真小,可以重放极为清脆的声音,有很好的解析力、细节清楚、声音逼真。它的缺点是效率低,需要高压直流电源,容易吸尘,振膜加大失真亦会加大,不适合听摇滚、重金属音乐,价格相对贵一些。
〈三〉 压电扬声器:利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器(如图6)。电介质(如石英、酒石酸钾钠等晶体)在压力作用下发生极化使两端表面间出现电势差的现象,称之为“压电效应”。它的逆效应,即置于电场中的电介质会发生弹性形变,称为“逆压电效应”或“电致伸缩”。
压电扬声器同电动式扬声器相比不需要磁路,和静电扬声器相比不需要偏压,结构简单、价格便宜,缺点是失真大而且工作不稳定。
〈四〉 离子扬声器:在一般的状态下,空气的分子量中性的、不带电。但经过高压放电后就成为带电的粒子,这种现象称游离化。把游离化的空气利用音频电压振动,则产生声波,这就是离子扬声器的原理(如图7a)。
为了离子化,就要加20MHz的高频电压,而在其上重叠音频信号压电。由(图7d)可见,离子扬声器由高频振荡部分,音频信号调制部分,放电腔及号筒组成。
放电腔采用将直径8mm的石英棒在中心开孔,开成石英管,将一个电极插入其中,另一个电极(如图7b)所示,呈圆筒形套在石英管外面,由于采用无声放电形式,只有中心的针头电极有损耗,可以定期更换中心电极。离子扬声器与其他扬声器不同之处在于没有振膜,所以瞬态特性和高频特性都很好,但结构太复杂。
〈五〉 火焰扬声器:如图8所示,当空气和煤气燃烧的火焰通过电极,电极加有直流电压和高频信号,火焰受音频信号调制而发声。火焰几乎无质量,声音动态极好。但它有致命的缺点:不安全,不方便。
〈六〉 气流调制扬声器:又称气流扬声器(如图9所示)。它是利用压缩空气作能源,利用音频电流调制气流发声的扬声器。它由气室、调制阀门、号筒和磁路组成。压缩空气气流由气室经过阀门里,受外加音频信号调制,使气流的波动按照外加音频信号而变化,同时被调制的气流经号筒耦合,以提高系统的效率。它主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播等。
〈七〉 磁致失真扬声器。这是一种特殊的强磁体,它能在磁场作用下振动发声(如图10所示)。