跳動(dòng)的磁懸浮音響的電磁學(xué)秘密

摘 " "要：現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求也越來越高，人們身邊的產(chǎn)品也在隨著科技的升級(jí)而日益更新，而這大部分酷炫的產(chǎn)品，背后都有基礎(chǔ)的物理原理作為技術(shù)支撐，本文對(duì)磁懸浮音響中運(yùn)用的電磁學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一定程度的分析。

關(guān)鍵詞：磁懸浮;音響;電磁學(xué)

中圖分類號(hào)：O441 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0033-02

1 "引 言

音樂能使人心情舒暢，怎么留住音樂，又怎樣把音樂還原，電磁學(xué)為這一切提供了便利，利用電磁感應(yīng)原理，我們可以將聲音信號(hào)帶動(dòng)線圈切割磁感線，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。同樣，因?yàn)殡娏髟诖艌鲋袝?huì)受到力的作用，又可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，引發(fā)振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲音。

不過根據(jù)能量守恒定律，能量不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空增加。在記錄聲音時(shí)，能量從聲源處向四面八方擴(kuò)散，聲源所有的能均勻的分布在一個(gè)球面上，信號(hào)接收器只能接收到總能量的一小部分，說明即使不考慮機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)化時(shí)候的能量損失，只憑這樣也不能夠還原出原來的聲音。因?yàn)槟芰刻×?，但這阻止不了聰明的人類，一場信號(hào)放大器的探索之路開始了。

1906年美國人發(fā)明了三極管，它能夠很好的實(shí)現(xiàn)電流的放大效果，一直從電子管發(fā)展到晶體管、集成電路以及場效應(yīng)管，同時(shí)，三極管也就成了現(xiàn)在音響中的必備器件。由于集成電路體積小、成本低，一直以來被廣泛使用，揚(yáng)聲器的技術(shù)也就成了音響普及的技術(shù)支撐。隨著科技的發(fā)展，磁懸浮與音響的碰撞產(chǎn)生了磁懸浮音響的黑科技，其中少不了電磁學(xué)作為理論支持。

2 "音響的懸浮

既然是磁懸浮，顧名思義，即以運(yùn)用相同磁極之間相互排斥，不同磁極之間相互吸引，但是根據(jù)我們的常識(shí)，兩個(gè)不同磁極相對(duì)豎直放置在一起是不穩(wěn)定的。從力學(xué)角度上來說，這樣的受力平衡也是不穩(wěn)定的，一旦受到小小的擾動(dòng)，平衡就會(huì)崩塌，所以對(duì)于生活而言，我們要建立穩(wěn)定平衡。在音響的底座中心以及中心的圓周上，放置相同的磁極，均與音響底部的磁極相同，這樣音響與底座之間就會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的平衡，簡單的磁懸浮音響就完成了。

當(dāng)然，永久磁體來提供懸浮的方式較為簡單，但是長久放置的永久磁體對(duì)音響中電磁的相互轉(zhuǎn)換會(huì)有一定的不利影響，由于線圈在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)又會(huì)形成感應(yīng)電流，所以音響的線圈在振動(dòng)的過程中，又會(huì)形成噪聲電流，對(duì)音響的最后的音效和音質(zhì)都會(huì)有一定的影響，所以，多數(shù)時(shí)候又會(huì)用電磁鐵替代永久磁體來使音響懸浮起來。

3 "磁懸浮音響的無線充電技術(shù)

無線充電的概念是磁懸浮音響中運(yùn)用的最酷炫的物理原理，無線充電的物理基礎(chǔ)就是電磁波是一種能量波，它可以傳遞能量，另外，為了使音響接收到的電磁波能量能夠被自身利用，還需要對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制整流成支流信號(hào)給音響主體充電。

3.1 "電磁波傳遞能量

電磁波是一種物質(zhì)，其本身就攜帶著能量，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電可以生磁，磁也可以生電，變化的電場和磁場形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，最終向外傳播形成電磁波，電磁波在生活中隨處可見，光就是一種可見的電磁波。但是電磁波頻率低時(shí)，必須借助有形的導(dǎo)體才能傳播，因?yàn)殡姶挪ǖ哪芰吭诘皖l時(shí)會(huì)基本上返回到原電路中。

1.5億km外的太陽發(fā)出的電磁波—光，當(dāng)它們到達(dá)地球時(shí)，我們?nèi)匀荒軌蚋惺艿焦夂蜔幔业厍蛏辖^大部分的能量都來自于太陽，這足以說明電磁波是可以傳遞能量的。而正是這一性質(zhì)，讓磁懸浮音響的無線充電成為了可能。

3.2 "交流電的整流

一般情況下，人們使用的都是交流電源，音響的底座是交流電，但是給音響充電是需要直流電的，這時(shí)候就需要對(duì)交流電進(jìn)行整流。而常見的整流電路就是如圖3所示的橋式電路。運(yùn)用四個(gè)二極管就能將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，這樣就可以放心的繼續(xù)調(diào)制了。

一般經(jīng)過整流之后，會(huì)將傳統(tǒng)的交流電流波形做出如下變化，交變的電流變成單一方向的電流，只是大小還在變化，再通過LC振蕩電路，用電容器進(jìn)行濾波就能得到盡可能平滑的直流電。

值得注意的是，在底座向音響發(fā)射充電電磁波時(shí)需要把充電電磁波的頻率需要足夠的高，與低頻比較而言，高頻的能量更集中，更容易向外傳播，這樣能夠更好的利用其中的能量。同時(shí)，要想將底座的交流電的能量發(fā)射出去又需要使用LC振蕩電路，通過底座與音響中的LC振蕩電路產(chǎn)生諧振即可簡單的接收到底座發(fā)出的電磁波能量。如果LC電路中電容的大小用C表示，電感的大小用L表示，根據(jù)T=2π■，如果兩者的周期相同，那么就能產(chǎn)生共振，最后兩者可以互相接收和交換能量。

在無線裝置中LC電路十分常用，它可以用來產(chǎn)生特定頻率的信號(hào)，也可以在多種復(fù)雜的信號(hào)中分離出自己想要的信號(hào)，而這兩個(gè)相匹配的LC電路就是磁懸浮音響能夠無線充電的秘密。我們生活在電磁波的海洋中，身邊都有大量的電磁波信號(hào)，我們需要從這些信號(hào)中抓出我們想要的充電信號(hào)，完成磁懸浮音響的無線充電工作。

4 "結(jié) 論

生活中，有的事物看起來很神秘，但實(shí)際上運(yùn)用的物理原理都是很基礎(chǔ)的，我們在學(xué)習(xí)的過程中就是要和生活聯(lián)系起來，物理是一門實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，它來源于生活但是高于生活，作為學(xué)生，我們要盡可能的用我們學(xué)到的知識(shí)來解釋這個(gè)世界，發(fā)現(xiàn)更多事物背后的秘密。

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收稿日期：2018-12-6

作者簡介：何泳成（2000-）男，漢族，四川江油人，高三在讀，對(duì)于理工類學(xué)科具有濃厚的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。