Pitva sluchátek

Už vás někdy napadlo, jak to vypadá uvnitř sluchátek a jak vlastně fungují, ale netroufli jste si svá sluchátka rozebrat, aby jste se podívali? Asi jste udělali dobře... tedy má sluchátka rozebírání nepřežila... no znáte to, jak chirurg říká: „To si, pane kolego, takhle jednou operuji, operuji... a najednou koukám - já pitvám, pitvám!” , ne? :)

Každopádně jsou uvnitř zajímavá... Má sluchátka jsou vlastně elektrodynamické reproduktory s kónusovou membránou, což je kuželovitá membrána... jinak se používá ještě kalotova membrána, která má tvar kulového vrchlíku, nebo existují tzv. páskové reproduktory, u kterých se mezi póly magnetu vkládá pásek z elektricky vodivého materiálu, nebo membrána páskového tvaru... pokud se v elektrodynamických reproduktorech používá ještě něco jiného, tak se mi určitě zmiňte :). Sluchátko je tvořené cívkou připevněnou k membráně a umístěnou v mezeře permanentního kruhového magnetu.

To plastové cosi sedí na magnetu, takže nejspíše má za úkol omezit magnetické pole kolem magnetu, ale nikde jsem o tom nic nenašla... pokud někdo víte, napište :)

Z cívky vede drátek k zadku magnetu, což můžete vidět i na obrázku níže... právě kvůli přetržení tohoto drátku mi přestala fungovat obě sluchátka :) Vodič cívky je zkrátka hodně slaboučký...

Jak že ty sluchátka fungují? Vezměme to celé od začátku...

Půjde tu v prvé řadě o magnetické pole. Některé materiály se dají zmagnetizovat. Silně magnetické materiály (železo, nikl, kobalt,...) nazýváme feromagnetika. Tyto se ještě dělí na měkká a tvrdá. Budeme hovořit o těch tvrdých. To jsou takové materiály, které se po zmagnetizování nesnadno demagnetizují (např. ocel). Magnety vyrobené právě z takových látek se označují jako permanentní. (např. střelka kompasu je permanentní magnet)

To máme tedy 1. zdroj magnetického pole...

Dále budeme hovořit o elektromagnetismu... To je jev, při kterém elektrický proud tekoucí vodičem vytváří ve svém okolí magnetické pole, jehož průběh je závislý jednak na tvaru vodiče (např. naše cívka) a dvak na velikosti proudu v něm. Naše cívka se označuje jako solenoid, kterýžto má tvar válce. Jinak existuje ještě plochá (rovinná) cívka, která má drát svinutý, jako například bimetal v teploměru nebo krejčovský metr... abych to tak přirovnala... každý závit takové cívky nese proud v opačném směru. Pak tedy nedochází k vytvoření vnějšího magnetického pole. To jsou dva hlavní typy cívek.

Pokud solenoid uchopíte pravou rukou tak, že prsty ukazují směr proudu, pak palec ukazuje na severní pól magnetického pole cívky. Další pravidlo je, že pokud se podíváte na jeden konec cívky a proud bude proudit jakoby po směru hodinových ručiček, díváte se na jižní pól. Pokud proti směru hodinových ručiček, pak se pochopitelně díváte na severní pól.

Solenoid je tedy 2. zdroj magnetického pole.

Na vodič s proudem v magnetickém poli působí elektrodynamická (Ampérova) síla, která může vodič uvést do pohybu. Takže máme solenoid umístěný vlastně v magnetu... viz obrázek níže (pokus o co nejpřesnější model vnitřností mého sluchátka). Přičemž cívka je připevněná k membráně a magnety tedy tvoří spodní část sluchátka. V mezeře magnetu se vytváří radiální (centrální) magnetické pole, v němž se může cívka pohybovat. (zatím co homogenní pole má vektory intenzity magnetického pole v každém bodě prostoru stejně velké a navzájem rovnoběžné, u radiálního magnetického pole mají tyto vektory schodný směr se spojnicí centra a daného bodu, z toho vyplývá, že tato síla má v každém bodu směr kolmý k ose naší cívky, tedy cívka kmitá podél své osy).

... 3D model vytvořený v Google Sketch Up (.skp) <- ke stažení

Tedy solenoid vytváří magnetické pole (v závislosti na proudu, který jím protéká), které se skládá s polem permanentního magnetu. Tyto síly svým vzájemným působením způsobí pohyb cívky připevněné k membráně, kterážto svým kmitáním vytváří zvukové vlny.