Bagaimana sirkuit listrik “murni” memancarkan suara?

Bergerak membran atau bahan piezoelektrik jelas menghasilkan gelombang suara, tetapi bagaimana "murni" sirkuit listrik seperti transformator atau helikopter DCDC (dan lain-lain) sering memiliki suara yang dapat didengar? Apakah materi berkembang secara mikroskopis dan menyusut dengan arus?

Apa yang sebenarnya Anda tanyakan adalah bagaimana sirkuit listrik dapat menyebabkan gerakan kecil. Lagi pula, suara adalah gerakan udara.

Jawabannya adalah ada berbagai cara medan listrik atau arus listrik dapat menyebabkan gaya atau gerakan. Efek ini dimanfaatkan dalam desain berbagai transduser , yang ada untuk sengaja menyebabkan atau merasakan gerakan kecil. Namun, hukum fisika yang memungkinkan transduser ini berfungsi tidak berhenti di luar kasus transduser. Mereka ada di mana-mana, begitu banyak hal adalah transduser yang tidak disengaja. Perbedaannya adalah bahwa biasanya efeknya agak lemah tanpa sengaja dirancang seperti pada transduser.

Beberapa efek ini adalah:

1. Kekuatan elektrostatik . Dua benda pada tegangan yang berbeda akan memiliki gaya di antara mereka. Gaya sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan jarak. Ini adalah kekuatan yang sama yang memungkinkan balon menempel di rambut Anda setelah digosokkan ke kucing atau sesuatu. Untuk sirkuit biasa, gaya ini sangat lemah, dan konduktor ditahan jauh lebih kuat dari itu. Meski demikian, terkadang Anda bisa mendapatkan suara yang terdengar dari ini dengan sirkuit tegangan tinggi.

2. Gaya elektrodinamik . Muatan yang bergerak menciptakan medan magnet melingkar di sekitarnya. Medan magnet sebanding dengan arus, dan dapat dibuat cukup kuat dengan melilitkan kawat ke koil. Medan magnet ini dapat dibuat untuk memindahkan benda, dan merupakan dasar untuk bagaimana solenoida, motor, dan pengeras suara bekerja.

   Muatan yang bergerak juga mengalami gaya jika mengalir melalui medan magnet dengan orientasi yang benar. Kebanyakan pengeras suara benar-benar bekerja berdasarkan prinsip ini; mereka dibuat sedemikian sehingga magnet permanen yang kuat diperbaiki dan koil bergerak, yang pada gilirannya menggerakkan pusat kerucut speaker. Hal yang sama terjadi pada induktor manapun. Setiap potongan kawat dengan arus melalui itu mengalami kekuatan karena medan magnet keseluruhan. Beberapa dengung yang Anda dengar dari transformer adalah potongan-potongan kawat yang bergerak sedikit sebagai hasilnya.

3. Efek piezoelektrik . Beberapa bahan, seperti kuarsa misalnya, akan mengubah ukuran atau bentuknya sedikit sebagai fungsi medan listrik yang diterapkan. Beberapa earphone kecil bekerja berdasarkan prinsip ini. Ada juga "kristal" mikrofon yang bekerja pada prinsip ini secara terbalik, yang berarti memberikan kekuatan pada kristal menyebabkannya menciptakan tegangan. Ignitor grill barbecue biasa bekerja pada prinsip ini dengan memukul kristal kuarsa dengan keras dan tiba-tiba cukup untuk membuat voltase yang cukup tinggi sehingga menyebabkan percikan api.

   Beberapa bahan kapasitor cukup menunjukkan efek ini sehingga ketika dipasang secara kaku pada papan sirkuit dapat menyebabkan suara yang terdengar. Saya harus merespek papan sekali dan mengganti topi keramik dengan elektrolit hanya karena keramik itu menyebabkan rengekan terdengar mengganggu.

4. Efek magnetostriktif . Ini adalah analog magnetik dari efek piezoelektrik. Beberapa bahan berubah bentuk atau ukuran tergantung pada medan magnet yang diterapkan, dan efek ini bekerja secara terbalik juga. Saya telah bekerja pada sensor magnetik yang memanfaatkan efek ini.

   Bahan dalam transformator dan induktor dipilih untuk tidak memiliki efek ini, tetapi ada sejumlah kecil di sana. Inti dari sebuah induktor sebenarnya mengubah ukuran sangat sedikit seiring perubahan medan magnet. Ini dapat menyebabkan suara yang dapat didengar, terutama jika induktor digabungkan secara mekanis dengan sesuatu yang menghadirkan area yang lebih besar ke udara, seperti papan sirkuit.

Induktor atau transformator ideal mungkin merupakan komponen elektronik murni, tetapi induktor atau transformator nyata menghasilkan medan magnet (cepat berubah). Ini adalah tujuan desain komponen semacam itu untuk menjaga medan magnet itu dalam komponen (misalnya di dalam inti feromagnetik), tetapi itu tidak akan tercapai 100%. Medan magnet yang 'bocor' akan menyebabkan benda-benda bergerak (bergetar), dan benda-benda ini akan membuat udara di sekitarnya juga bergerak. Presto: speaker elektromagnetik (yang tidak diinginkan).

Efek serupa mungkin dapat terjadi pada kapasitor tegangan tinggi, di mana pelat konduksi saling menarik tergantung pada tegangan. Ini sesuai dengan speaker elektrostatik :)

Efek ketiga adalah efek piezoelektrik (yang tidak diinginkan) dalam komponen. Saya tidak yakin apakah ini benar-benar terjadi pada tingkat yang dapat diamati.

Itu tidak memperluas atau berkontraksi materi, yang memancarkan suara di transformator atau sirkuit berbasis induktor. Namun bagian-bagiannya bergerak.

Transformer tunduk pada kekuatan mekanik yang signifikan yang disebabkan oleh medan elektromagnetik alternatine. Itu menyebabkan kabel dan laminasi bergerak, dan karenanya mengeluarkan suara. Konverter DC-DC sering memiliki induktor luka, yang juga bergerak karena alasan yang sama.

Ini satu lagi

Suara dengan mengubah sifat-sifat plasma atau gas di sekitarnya karena paparan medan listrik dan / atau pelepasan listrik

Berdasarkan "Singing Arc" yang ditemukan sekitar tahun 1900 oleh William Duddell, Ionophone atau yang lebih sering disebut speaker plasma / tweeter (sebenarnya digunakan dalam speaker) menghasilkan gelombang suara dengan mengisi plasma untuk mengubah ukuran plasma dalam suatu biasanya bidang sempit antara elektroda. Karena massa yang sangat rendah yang harus dipindahkan speaker ini dapat menghasilkan reproduksi gelombang yang sangat akurat ke elektroda, terutama baik untuk frekuensi tinggi.

Efek lain yang belum tersentuh adalah pelurusan kawat di bawah beban - kabel lakukan cenderung meluruskan ketika arus dilewatkan melalui mereka, apakah secara mikroskopis atau tampak. Kawat dalam belitan transformator daya mencoba meluruskan sangat sedikit 100 hingga 120 kali per detik (tergantung pada frekuensi daya kota).

Fenomena ini dapat dengan mudah diamati ketika "melompat memulai" kendaraan dengan kabel jumper yang bertubuh kecil, terutama jika kendaraan yang dihidupkan memiliki baterai yang sangat buruk. Ketika starter diaktifkan, seringkali mudah untuk melihat kabel jumper "melompat" dan menegang karena mereka sedikit lurus di bawah beban berat.

Bergerak membran atau bahan piezoelektrik jelas menghasilkan gelombang suara, tetapi bagaimana "murni" sirkuit listrik seperti transformator atau helikopter DC / DC (dan lain-lain) sering memiliki suara yang dapat didengar? Apakah materi secara mikroskopis mengembang dan menyusut dengan arus?

Sementara yang lain telah menjelaskan bagian tentang materi yang bergerak dengan baik, satu poin kuncinya adalah bahwa kebisingan yang dapat didengar membutuhkan gerakan dalam rentang yang dapat didengar manusia . Biasanya itu berarti 20 Hz hingga 20 kHz, tetapi bisa sedikit lebih rendah atau lebih tinggi, serta memperhitungkan usia / gangguan pendengaran. Berosilasi apa pun di atas atau di bawah kisaran itu (Infrasonik atau Ultrasonik) biasanya tidak akan terdengar. Meskipun keberuntungan akan memilikinya, kisaran itu adalah tipikal yang digunakan di banyak sirkuit, mulai dari DC / DC choppers, transformer, EL Panel Inverters, PWM untuk Light Circuits, sehingga sering kali merupakan produk sampingan.

Sudah banyak teori di sini. Dalam praktiknya, biasanya kabel longgar induktor terlibat. Mengetuk gulungan (bukan !!!! dengan magnet seperti obeng: mencobanya pada gulungan di sirkuit flyback CRT adalah sesuatu yang tidak Anda lakukan lebih dari sekali) dapat membantu menemukan pelakunya, dan lem atau paku hangat yang cocok Memoles dapat membantu mengendalikannya.

Dari pengalaman saya, sebagian besar waktu transformator membuat kebisingan, adalah karena laminasi longgar atau pemasangan longgar. Helikopter mekanis mengeluarkan suara karena buluh yang "memotong" arus bergerak / bergetar.Jelas segala sesuatu yang bergerak, menghasilkan suara. Sebuah transformator biasanya menghasilkan dengung 60 Hz, sedangkan helikopter tergantung pada frekuensi yang dirancang (biasanya 400 Hz).

Saya tidak percaya bahwa materi itu mengembang dan berkontraksi secara mikroskopis, tetapi jika ya, frekuensinya akan sangat tinggi sehingga tidak akan terdengar. Selain itu, mungkin tidak cukup keras.

Satu-satunya sirkuit murni non-mekanis yang dapat menghasilkan suara adalah pemancar gelombang mikro. Tapi mereka akan memasak otakmu.