Індуктивні перетворювачі
Якщо в поле постійного магніту помістити котушку індуктивності (рамку) і привести її в обертання за допомогою, наприклад, повітряного потоку (рис. 1), то на її виході з'явиться ЕРС індукції.
Рис. 1. Обертання рамки в магнітному полі призводить до генерації ЕРС
Під час звучання людської мови виникає повітряний потік змінної густини. Раз так, то можна очікувати, що під впливом повітряного потоку мови буде обертатися і котушка (рамка), що викличе пропорційну зміну ЕРС індукції на її кінцях. Так можна пов'язати акустичний вплив на провідник у магнітному полі з виникненням ЕРС індукції на його кінцях. Це типовий приклад групи індукційних акустичних перетворювачів. Представником цієї групи є, наприклад, електродинамічний перетворювач.
Розглянемо акустичний вплив на котушку індуктивності з осердям (рис. 2). Механізм та умови виникнення ЕРС індукції в такій котушці зводяться до наступного.
Рис. 2. Виникнення ЕРС на котушці індуктивності
• Під акустичним тиском Р з'являється вібрація корпусу і обмотки котушки.
• Вібрація викликає коливання проводів обмотки в магнітному полі, що і призводить до появи ЕРС індукції на кінцях котушки. Ця ЕРС визначається за формулою:
де Nфс - магнітний потік, що замикається через осердя;
Nфв - магнітний поток, що замикається через обмотки по повітрю; B0 - вектор магнітної індукції;
μс (t) - магнітна проникність осердя;
μ0 (t) - магнітна постійна;
φс (t) - кут між вектором B0 і віссю осердя;
φ0 (t) - кут між вектором B0 і віссю катушки;
Sс - площа поперечного перерізу осердя;
S0 - площа поперечного перерізу котушки.
Індуктивні перетворювачі поділяються на електромагнітні, електродинамічні і магнітострикційні.
До електромагнітних перетворювачів відносяться такі пристрої як гучномовці, електричні дзвінки (у тому числі і викличні дзвінки телефонних апаратів), електро-радіовимірювальні прилади.
Прикладом безпосереднього використання цього ефекту для ланцюгів акустичного перетворення є електродинамічний мікрофон (рис. 3). ЕРС на виході котушки визначається за формулою:
Рис. 3. Виникнення ЕРС в електродинамічному мікрофоні
де L - індуктивність;
k - коефіцієнт, що залежить від співвідношення;
I - довжина намотування котушки;
d - діаметр котушки;
μ0 - магнітна проникність;
S - площа поперечного перерізу котушки;
N - кількість витків котушки.
Виникнення ЕРС на вході такого перетворювача прийнято називати мікрофонним ефектом. Мікрофонний ефект - поява в ланцюгах радіоелектронної апаратури сторонніх (паразитних) електричних сигналів, обумовлених механічними впливами (звуком, струсами, вібраціями і т.п.). Свою назву мікрофонний ефект отримав за аналогією з відповідними процесами, що відбуваються в мікрофоні. Найбільш сильно мікрофонний ефект проявляється при роботі електронних приладів (у підсилювачах електричних коливань звукових частот, супергетеродинних приймачах і т.п.
Можна стверджувати, що мікрофонний ефект здатний проявлятися як у електродинамічної, так і в електромагнітній, конденсаторної та інших конструкціях, широко використовуваних в мікрофонах самого різного призначення і використання.