淺談應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器

趙遠(yuǎn)錚

摘 要：本文主要以淺談應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器為重點(diǎn)進(jìn)行闡述，結(jié)合手工揚(yáng)聲器實(shí)際組成結(jié)構(gòu)為依據(jù)，首先分析揚(yáng)聲器基本組成結(jié)構(gòu)，包括電動(dòng)體系、機(jī)械體系，其次從材料的準(zhǔn)備、制作流程、揚(yáng)聲器后殼的設(shè)計(jì)幾個(gè)方面深入說明并探討應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器的有效思考，進(jìn)一步強(qiáng)化高中物理知識(shí)在手工揚(yáng)聲器制作中的使用效率，凸顯物理知識(shí)與實(shí)際生活的緊密關(guān)聯(lián)，旨意在為相關(guān)研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞：高中物理;手工揚(yáng)聲器;制作思路

揚(yáng)聲器為使用最為廣泛的電子類產(chǎn)品，也是一種播放音樂的工具，按照高中所學(xué)的物理知識(shí)，嘗試制作手工揚(yáng)聲器，關(guān)鍵是呈現(xiàn)物理規(guī)律變化，了解揚(yáng)聲器發(fā)聲原理，挖掘揚(yáng)聲器中包含的物理定律，通過分析與研究，以下為筆者針對應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器給予的相關(guān)分析與建議。

1 揚(yáng)聲器基本組成結(jié)構(gòu)

按照揚(yáng)聲器的單元結(jié)構(gòu)，主要涉及三個(gè)系統(tǒng)，電動(dòng)體系、機(jī)械體系以及聲波生成和傳播體系，其中電動(dòng)體系設(shè)計(jì)音圈、中心導(dǎo)磁柱、磁鐵和上下導(dǎo)磁板;機(jī)械體系涉及音圈和粘結(jié)骨架、支撐振動(dòng)的懸置體系、托架以及防塵帽;聲波生成和傳播體系涉及振膜與振膜前后空氣。結(jié)合電磁感應(yīng)定律，若在音圈兩端流通電流，勢必會(huì)在導(dǎo)磁柱與磁鐵之間產(chǎn)生磁場，進(jìn)而生成洛倫茲力，且音圈處于洛倫茲力的作用之下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)[1]，帶動(dòng)振膜加以振動(dòng)，這樣振膜振動(dòng)會(huì)推動(dòng)前后空氣，生成壓力，同時(shí)按照聲波模式傳遞出來。因?yàn)槁暡ㄉ珊蛡鞑ンw系研究需求的物理知識(shí)相對繁瑣，所以我認(rèn)為只需要按照電動(dòng)體系和機(jī)械體系之間的物理關(guān)系完成手工揚(yáng)聲器的制作。

1.1 電動(dòng)體系

手工揚(yáng)聲器電動(dòng)體系存在的作用便是借助電能促使電線圈進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這一個(gè)過程可以和電路相等同，在音圈上加載一定角頻率的電壓之后，音圈可以在電阻的影響下生成電流，如果磁場強(qiáng)度與線圈長度固定，那么按照電磁感應(yīng)定律，可以計(jì)算磁場給予通電線圈產(chǎn)生的洛倫茲力，與此同時(shí)音圈處于洛倫茲力的影響下運(yùn)動(dòng)，正在運(yùn)動(dòng)的線圈便會(huì)在磁場中生成感應(yīng)電動(dòng)勢，且音圈兩側(cè)會(huì)生成電感。

1.2 機(jī)械體系

音圈處于洛倫茲力的影響下運(yùn)動(dòng)在磁場中，同時(shí)帶動(dòng)振膜進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，揚(yáng)聲器單元中的懸置體系便是通過振膜提供阻尼以及對應(yīng)的支撐力，將其視作彈簧與阻尼，若振膜質(zhì)量與振動(dòng)位移、速度與加速度都被固定，便可以按照牛頓第二定律保持動(dòng)能守恒。所以揚(yáng)聲器內(nèi)部的電動(dòng)體系以及機(jī)械體系都建立在法拉第電磁感應(yīng)定律以及牛頓第二定律中，初步完成手工揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)布設(shè)。

2 應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器的有效思考

2.1 材料的準(zhǔn)備

手工揚(yáng)聲器的制作材料涉及到以下：磁鐵、音圈、懸置、振膜與箱體材料，按照實(shí)驗(yàn)流程完成材料的選擇。我認(rèn)為可以把U型馬蹄鐵視作磁體材料、銅線繞制形成音圈、卡片卷形成卡片筒，其中懸置材料用來對音圈進(jìn)行固定、和廢舊的CD連接、振膜材料選擇報(bào)紙片，包括打印紙、廢舊鞋盒作用在箱體材料上[2]。

2.2 制作流程

手工揚(yáng)聲器體系要包括幾個(gè)流程：其一，借助銅線繞制音圈在卡片筒上，雙層繞制需要100匝、音圈長度設(shè)置為10厘米;

其二，制作卡片筒促使音圈保持固定，同時(shí)把音圈粘貼在卡片筒上;

其三，卡片筒中粘貼廢舊的CD;

其四，將鞋盒的一側(cè)中心點(diǎn)視作圓心，取半徑1/4長度的圓形區(qū)域進(jìn)行剪切;

其五，把薄紙片與廢舊的CD粘貼在一起;

其六，把U型馬蹄鐵放置在鞋盒低端，把粘貼的音圈、薄紙片、CD鞋盒蓋安放在馬蹄鐵中心位置，把鞋盒進(jìn)行封閉，最終得到手工揚(yáng)聲器，并且對線圈進(jìn)行音樂信號的加載，確保手工揚(yáng)聲器可以正常的工作。在經(jīng)過一系列的操作之后，可以初步完成揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)體系。

2.3 揚(yáng)聲器后殼的設(shè)計(jì)

對于揚(yáng)聲器的后殼，也稱為后蓋，其主要作用便是防磁，以免磁鐵朝向外對磁場產(chǎn)生輻射。一般情況下的無線電廣播以及電視往往是借助空間輻射電磁波的模式進(jìn)行聲音圖像信息的傳送，假如音箱和電視、計(jì)算機(jī)等電氣會(huì)受到磁波或者磁卡的干擾，影響到磁場信息的接收成效。與此同時(shí)電視機(jī)屏幕電腦的顯示器磁場都會(huì)影響到屏幕的播放，所以手工揚(yáng)聲器的制作，需要引進(jìn)防磁型，建立在后磁以及后殼共同作用的基礎(chǔ)之上，后殼可以把后磁鐵的S極磁力以自身導(dǎo)磁反饋到鐵片增強(qiáng)磁極的磁力，證明后殼不僅是可以吸磁，還可以把吸收的磁鐵進(jìn)行科學(xué)利用，也就是吸磁與導(dǎo)磁的作用[3]，所以在揚(yáng)聲器制作過程中，應(yīng)該把后殼的厚度與鐵心以及鐵片厚度設(shè)置相同，后殼材質(zhì)和對應(yīng)的厚度也存在一定的需求，相同的材質(zhì)，厚一些的后殼可能具備更強(qiáng)的吸磁能力，由此完成揚(yáng)聲器后殼的設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)用高中物理知識(shí)制作手工揚(yáng)聲器研究課題的開展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。我認(rèn)為高中物理知識(shí)存在諸多的奇妙之處，且可以利用這些知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新和設(shè)計(jì)，甚至作用在手工揚(yáng)聲器的制作上。按照揚(yáng)聲器的基本組成結(jié)構(gòu)以及聲音再次播放的電動(dòng)體系、機(jī)械體系以及聲波產(chǎn)生與傳播體系，對于手工揚(yáng)聲器的制作，要借助法拉第電磁感應(yīng)定律以及牛頓第二定律研究揚(yáng)聲器電動(dòng)體系以及機(jī)械體系，之后在實(shí)驗(yàn)室中制取銅線、廢舊的CD和鞋盒等工具，構(gòu)建完整的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)，在一系列的實(shí)踐操作中便可以完成手工揚(yáng)聲器的制作。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉皓月.高中物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用研究[J].數(shù)理化解題研究，2017（4）.