簡易揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器是電子設(shè)備中最常用的器件之一，關(guān)于它的工作原理，在《中學(xué)科技》2014年第4期有過詳細(xì)介紹。它的制作方式有許多種，本期介紹一種最簡單的揚(yáng)聲器。

這種揚(yáng)聲器使用半截可樂瓶作為發(fā)聲介質(zhì)，用漆包線在可樂瓶的瓶頸上繞一個(gè)線圈，線圈兩端接耳機(jī)插頭，可樂瓶用一根銅絲固定在空中，線圈中間是一塊強(qiáng)磁鐵。通過調(diào)整銅絲，可以讓磁鐵處于可樂瓶口的線圈內(nèi)部。當(dāng)有音頻電流信號(hào)通過線圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)與強(qiáng)磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，使可樂瓶振動(dòng)，從而發(fā)出聲音，這就是這種簡易揚(yáng)聲器的原理。

強(qiáng)磁鐵通過磁力吸引在一根螺絲釘?shù)捻敹?，這種設(shè)計(jì)非常簡單，可以任意調(diào)節(jié)磁鐵與線圈的相對(duì)位置。這種自制簡易揚(yáng)聲器的方法不需要任何制作經(jīng)驗(yàn)和調(diào)節(jié)技巧，沒有動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)的制作者也能一次成功，而且發(fā)聲的效果相當(dāng)優(yōu)異。

制作方法

1. 繞制線圈

把可樂瓶剪開，保留上半部分，用直徑0.2～0.3mm的漆包線在瓶頸上繞100圈。兩端留出一定長度的線頭，然后相互擰緊，防止線圈散開。

2. 連接耳機(jī)插頭

把線圈兩端漆包線上的絕緣漆用小刀刮掉，露出能夠?qū)щ姷你~絲，分別與耳機(jī)插頭的導(dǎo)線連接在一起。

3. 底座的制作

通過銅絲和短螺絲釘把纏繞了線圈的可樂瓶懸空，強(qiáng)磁鐵放在長螺絲釘上。這里使用的是直徑20mm、厚度15mm的圓柱形釹鐵硼強(qiáng)磁鐵，剛好能放進(jìn)可樂瓶口。（注意：這種規(guī)格的強(qiáng)磁鐵磁性非常強(qiáng)，要遠(yuǎn)離相機(jī)、手機(jī)、手表、磁卡等物件，以免造成損壞；同時(shí)要遠(yuǎn)離大塊鐵制品，避免相互吸引夾傷手指。）

調(diào)節(jié)銅絲的角度，讓磁鐵進(jìn)入線圈。整個(gè)振動(dòng)發(fā)聲部分的重量都由銅絲承擔(dān)，因?yàn)殂~絲具有良好的彈性，所以這個(gè)自制揚(yáng)聲器的發(fā)聲效率很高，能量損失很少。

Tips

耳機(jī)插頭導(dǎo)線連接

這里使用的是最常見的3.5mm立體聲耳機(jī)插頭，很容易在電子市場(chǎng)買到。耳機(jī)插頭分成3段，從左至右分別對(duì)應(yīng)的是右聲道、左聲道、地線。

如上圖，擰下外殼，可以看到內(nèi)部3個(gè)接線點(diǎn)。帶圓孔的兩個(gè)接線點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)左右聲道，把它們并聯(lián)在一起，接一根導(dǎo)線。這里不要求立體聲效果，這樣能得到最大的電流。長的接線點(diǎn)對(duì)應(yīng)地線，接另外一根導(dǎo)線。

或者也可以從壞掉的耳機(jī)上剪下帶一段導(dǎo)線的耳機(jī)插頭來使用。耳機(jī)導(dǎo)線一般分成4根，其中2根黃色的都是地線，可以并聯(lián)使用；紅色是右聲道，藍(lán)色是左聲道，也可以并聯(lián)使用。但是商品耳機(jī)的導(dǎo)線通常較細(xì)，在剝絕緣層和連接線圈的時(shí)候，需要較大的耐心。

簡易揚(yáng)聲器的應(yīng)用

一般的臺(tái)式電腦都配備有源電腦音箱，把自制簡易揚(yáng)聲器的插頭插進(jìn)音箱的耳機(jī)插孔，播放一首歡快的歌曲，欣賞一下自制揚(yáng)聲器的效果吧！

盡管自制揚(yáng)聲器的音質(zhì)不如商品化的音箱，如果瓶口內(nèi)壁與磁鐵接觸，還會(huì)發(fā)出“沙沙”的雜音。但是對(duì)于一個(gè)這么簡陋的裝置來說，效果已經(jīng)是足夠好了！另外還可以通過調(diào)節(jié)磁鐵與線圈的距離，觀察聲音的強(qiáng)弱變化，這個(gè)特點(diǎn)讓它成為一件非常好的演示揚(yáng)聲器原理的教具。

簡易揚(yáng)聲器直接插進(jìn)臺(tái)式電腦的耳機(jī)插孔，音量大小與普通耳機(jī)差不多。還可以把它插進(jìn)電腦麥克風(fēng)插孔，打開操作系統(tǒng)自帶的錄音機(jī)程序，對(duì)著剪開的瓶底大聲說話，就能把你的聲音錄下來。甚至把它連到筆記本電腦上，耳朵緊貼瓶底，也能聽到微弱的聲音，這說明它的靈敏度是很高的。

這種簡易揚(yáng)聲器的學(xué)名是“動(dòng)圈式揚(yáng)聲器”，原理是通過線圈的振動(dòng)發(fā)聲。熟悉了它的原理和制作方法以后，我們就可以舉一反三，創(chuàng)造出其他形式的揚(yáng)聲器，例如利用光盤、一次性紙盤子，甚至普通的紙板，都可以制作能發(fā)出清晰聲音的揚(yáng)聲器來。大家一起動(dòng)起手來，體會(huì)科學(xué)制作的樂趣吧！

Tips

揚(yáng)聲器的阻抗

有人可能會(huì)問，這種簡陋的裝置安全嗎？會(huì)損壞與它連接的設(shè)備嗎？這就涉及到“阻抗”這個(gè)概念。

普通商品耳機(jī)的阻抗一般是8～32Ω。耳機(jī)的阻抗，是指它對(duì)頻率1000Hz的交流電信號(hào)的阻礙作用，包括直流電阻和交流阻抗。計(jì)算公式為：

阻抗（Ω）=2π×1000（Hz）×線圈的電感量（H）+線圈的直流電阻（Ω）

用萬用表測(cè)量自制揚(yáng)聲器線圈的直流電阻為3.1Ω，用電感表測(cè)量線圈的電感量為0.354mH。把測(cè)量值代入公式，得出自制揚(yáng)聲器的阻抗為5.32Ω。

雖然低于8Ω，但經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)證明，它對(duì)與其連接的設(shè)備不會(huì)造成任何損害。另外，還可以增加線圈匝數(shù)，試驗(yàn)在哪種參數(shù)條件下?lián)P聲器能達(dá)到最佳效果。線圈的電感量與匝數(shù)的平方成正比，因?yàn)榭蓸菲康某叽缡且恢碌?，所以線圈的長度和直徑都不變，在只增加匝數(shù)的情況下，還可以估算出它的電感量。