วงจรไฟฟ้า“ หมดจด” สามารถเปล่งเสียงได้อย่างไร?

การเคลื่อนไหวของเยื่อหุ้มเซลล์หรือวัสดุเพียโซอิเล็กทริกทำให้เกิดคลื่นเสียงได้อย่างไร แต่วงจรไฟฟ้าเช่น "หม้อแปลง" หรือหม้อแปลง DCDC (และอื่น ๆ ) จะมีเสียงดังอย่างไร? วัสดุมีการขยายและหดด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยกล้องจุลทรรศน์หรือไม่?

สิ่งที่คุณถามจริงๆคือวงจรไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเล็กน้อยได้อย่างไร ท้ายที่สุดแล้วเสียงคือการเคลื่อนไหวของอากาศ

คำตอบคือมีหลายวิธีที่สนามไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดแรงหรือการเคลื่อนที่ เอฟเฟกต์เหล่านี้ถูกควบคุมในการออกแบบเครื่องแปลงสัญญาณความถี่ต่างๆซึ่งมีอยู่เพื่อทำให้เกิดความรู้สึกหรือการเคลื่อนไหวเล็ก ๆ โดยเจตนา อย่างไรก็ตามกฎของฟิสิกส์ที่ให้ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้ทำงานไม่หยุดนอกกรณีทรานสดิวเซอร์ พวกมันมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ความแตกต่างก็คือโดยปกติแล้วเอฟเฟกต์จะค่อนข้างอ่อนแอหากไม่ได้รับการออกแบบโดยจงใจเช่นเดียวกับในตัวแปลงสัญญาณ

ผลกระทบบางส่วนเหล่านี้คือ:

1. แรงไฟฟ้าสถิต วัตถุสองชิ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่างกันจะมีแรงระหว่างวัตถุทั้งสอง แรงเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าและแปรผกผันกับระยะทาง นี่คือแรงเดียวกันที่ช่วยให้บอลลูนติดกับผมของคุณหลังจากถูกับแมวหรือบางสิ่งบางอย่าง สำหรับวงจรธรรมดาแรงนี้อ่อนมากและตัวนำจะถูกยึดไว้อย่างแน่นหนายิ่งกว่านั้น อย่างไรก็ตามบางครั้งคุณสามารถได้ยินเสียงจากวงจรนี้ด้วยวงจรไฟฟ้าแรงสูง

2. แรง electrodynamic ประจุที่เคลื่อนที่ได้จะสร้างสนามแม่เหล็กวงกลมล้อมรอบ สนามแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับกระแสและสามารถทำให้ค่อนข้างแข็งแรงโดยการวนรอบลวดเข้าไปในขดลวด สนามแม่เหล็กนี้สามารถเคลื่อนย้ายสิ่งต่าง ๆ และเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของโซเลนอยด์มอเตอร์และลำโพง

   ประจุที่เคลื่อนที่เช่นเดียวกันจะได้รับแรงถ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็กของทิศทางที่ถูกต้อง ลำโพงส่วนใหญ่ใช้หลักการนี้ได้จริง พวกมันถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่งได้รับการแก้ไขและขดลวดเคลื่อนที่ซึ่งจะย้ายจุดศูนย์กลางของกรวยลำโพง สิ่งเดียวกันเกิดขึ้นในตัวเหนี่ยวนำใด ๆ ลวดแต่ละชิ้นที่มีกระแสไหลผ่านจะได้รับแรงบางอย่างเนื่องจากสนามแม่เหล็กโดยรวม เสียงพึมพำที่คุณได้ยินจากหม้อแปลงเป็นชิ้นส่วนของเส้นลวดที่เคลื่อนไหวเล็กน้อย

3. ผล piezoelectric วัสดุบางอย่างเช่นควอตซ์จะเปลี่ยนขนาดหรือรูปร่างเล็กน้อยเป็นฟังก์ชั่นของสนามไฟฟ้าที่ใช้ หูฟังขนาดเล็กบางตัวทำงานบนหลักการนี้ นอกจากนี้ยังมีไมโครโฟน "คริสตัล" ที่ทำงานบนหลักการนี้ในทางกลับกันซึ่งหมายถึงการใช้แรงกับคริสตัลทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า เครื่องย่างบาร์บีคิวทั่วไปใช้หลักการนี้โดยการตีคริสตัลควอตซ์อย่างแรงและทันใดนั้นเพียงพอที่จะสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงพอที่จะทำให้เกิดประกายไฟ

   วัสดุตัวเก็บประจุบางตัวมีผลกระทบเพียงพอที่เมื่อติดตั้งอย่างแน่นหนาบนแผงวงจรอาจทำให้เกิดเสียงที่ได้ยิน ฉันต้องช่วยกระดานหนึ่งครั้งและแทนที่ฝาเซรามิกด้วยอิเล็กโทรไลติกเพียงเพราะเซรามิกทำให้เกิดเสียงสะอื้นที่น่ารำคาญ

4. ผล magnetostrictive นี่คือสัญญาณแม่เหล็กของผล piezoelectric วัสดุบางอย่างเปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่ใช้และผลกระทบนี้จะทำงานในสิ่งที่ตรงกันข้าม ฉันทำงานเกี่ยวกับเซ็นเซอร์แม่เหล็กที่ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์นี้

   วัสดุในหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำถูกเลือกให้ไม่มีผลกระทบนี้ แต่จะมีปริมาณเล็กน้อย แกนของตัวเหนี่ยวนำมีการเปลี่ยนแปลงขนาดจริงเล็กน้อยเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดเสียงที่ได้ยินได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าตัวเหนี่ยวนำรวมกับสิ่งที่นำเสนอพื้นที่มากขึ้นสู่อากาศเช่นแผงวงจร

ตัวเหนี่ยวนำหรือหม้อแปลงในอุดมคติอาจเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ล้วนๆ แต่ตัวเหนี่ยวนำหรือหม้อแปลงที่แท้จริงจะสร้างสนามแม่เหล็ก (เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว) มันเป็นเป้าหมายการออกแบบของส่วนประกอบดังกล่าวเพื่อรักษาสนามแม่เหล็กนั้นไว้ภายในส่วนประกอบ (ตัวอย่างเช่นภายในแกนเฟอร์รัล) แต่จะไม่สามารถบรรลุผลได้ 100% สนามแม่เหล็ก 'รั่ว' จะทำให้สิ่งต่าง ๆ เคลื่อนที่ (สั่นสะเทือน) และสิ่งเหล่านี้จะทำให้อากาศรอบ ๆ มันเคลื่อนที่เช่นเดียวกัน Presto: ลำโพงแม่เหล็กไฟฟ้า (ที่ไม่ต้องการ)

อาจมีผลที่คล้ายกันในตัวเก็บประจุแรงดันสูงซึ่งแผ่นนำไฟฟ้าจะดึงดูดซึ่งกันและกันขึ้นอยู่กับแรงดัน สิ่งนี้สอดคล้องกับลำโพงไฟฟ้าสถิต :)

ผลกระทบที่สามคือผลกระทบ piezoelectric (ไม่พึงประสงค์) ในองค์ประกอบ ฉันไม่แน่ใจว่าเป็นจริงในกรณีที่อยู่ในระดับที่สังเกตได้

มันไม่ได้ขยายหรือหดตัววัสดุที่ส่งเสียงในหม้อแปลงหรือวงจรตัวเหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตามชิ้นส่วนเคลื่อนไหว

หม้อแปลงมีแรงกลเชิงกลที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทางเลือก นั่นเป็นสาเหตุให้สายไฟและแผ่นลามิเนตเคลื่อนที่และทำให้เกิดเสียง ตัวแปลง DC-DC มักจะมีตัวเหนี่ยวนำแผลซึ่งย้ายไปด้วยเหตุผลเดียวกัน

นี่คืออีกหนึ่ง

เสียงโดยการเปลี่ยนคุณสมบัติของพลาสมาหรือก๊าซโดยรอบเนื่องจากการสัมผัสของสนามไฟฟ้าและ / หรือการปล่อยไฟฟ้า

จาก "Singing Arc" ซึ่งถูกค้นพบราว ๆ ปี 1900 โดย William Duddell, Ionophone หรือที่เรียกว่าพลาสมาลำโพง / ทวีตเตอร์ (ส่วนใหญ่ใช้ในลำโพง) ผลิตคลื่นเสียงโดยการชาร์จพลาสมาเพื่อเปลี่ยนขนาดของพลาสมาภายใน มักจะแคบสนามระหว่างขั้วไฟฟ้า เนื่องจากมวลที่ต่ำมากที่ต้องเคลื่อนย้ายลำโพงนี้จึงสามารถสร้างคลื่นที่ส่งไปยังขั้วไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความถี่สูง

ผลอีกยังไม่ได้สัมผัสกับลวดยืดภายใต้ภาระ - สายจะมีแนวโน้มที่จะตรงเมื่อปัจจุบันจะถูกส่งผ่านพวกเขาไม่ว่าจะเป็นกล้องจุลทรรศน์หรืออย่างเห็นได้ชัด ลวดที่อยู่ในขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าพยายามที่จะยืดเล็กน้อยมากถึง 100 ถึง 120 ครั้งต่อวินาที (ขึ้นอยู่กับความถี่ของพลังงานของเทศบาล)

ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้อย่างง่ายดายเมื่อ "กระโดดเริ่มต้น" ยานพาหนะที่มีสายจัมเปอร์เล็ก ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากยานพาหนะที่เริ่มต้นมีแบตเตอรี่หมด เมื่อสตาร์ทเตอร์มักจะเห็นสายจัมเปอร์ "กระโดด" และแข็งทื่อได้ง่ายเมื่อพวกเขายืดเล็กน้อยภายใต้ภาระหนัก

การเคลื่อนไหวของเยื่อหุ้มเซลล์หรือวัสดุเพียโซอิเล็กทริกทำให้เกิดคลื่นเสียงได้อย่างไร แต่วงจรไฟฟ้า "หมดจด" เช่นหม้อแปลงหรือตัวสับ DC / DC (และอื่น ๆ ) มักจะมีเสียงรบกวนอย่างไร วัสดุมีการขยายและหดด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยกล้องจุลทรรศน์หรือไม่?

ในขณะที่คนอื่น ๆ ได้อธิบายส่วนที่เกี่ยวกับวัสดุการเคลื่อนย้ายอย่างหนึ่งจุดสำคัญคือว่าเสียงศรุตต้องเคลื่อนไหวอยู่ในช่วงเสียงของมนุษย์ โดยทั่วไปหมายถึง 20 Hz ถึง 20 kHz แต่อาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าเล็กน้อยเช่นเดียวกับการบัญชีสำหรับอายุ / สูญเสียการได้ยิน สิ่งที่สั่นเหนือหรือใต้ช่วงที่ (อินฟาเรดหรืออัลตราโซนิก) จะไม่ได้ยิน โชคดีที่มันมี แต่ช่วงนั้นเป็นเรื่องปกติที่ใช้กันในหลาย ๆ วงจรตั้งแต่ตัวสับ DC / DC, หม้อแปลง, แผง EL อินเวอร์เตอร์, PWM สำหรับวงจรไฟดังนั้นมันจึงมักเป็นผลพลอยได้

มีทฤษฎีมากมายที่นี่ ในทางปฏิบัติมักจะมีสายตัวนำเหนี่ยวนำหลวม ๆ การแตะที่ขดลวด (ไม่ใช่ !!!! กับแม่เหล็กใด ๆ เช่นไขควง) ลองใช้ขดลวดในวงจร flyback CRT เป็นสิ่งที่คุณไม่ได้ทำมากกว่าหนึ่งครั้ง) อาจช่วยค้นหาผู้ร้ายและกาวหรือเล็บที่อบอุ่น ขัดอาจช่วยให้ได้ภายใต้การควบคุม

จากประสบการณ์ของฉันเวลาส่วนใหญ่ที่หม้อแปลงทำเสียงดังเกิดจากการเคลือบแบบหลวมหรือการติดตั้งแบบหลวม เครื่องบดเชิงกลทำเสียงดังเพราะลิ้นที่ "สับ" กระแสเคลื่อนที่ / สั่นสะเทือน เห็นได้ชัดว่าอะไรก็ตามที่เคลื่อนไหวทำให้เกิดเสียง โดยปกติหม้อแปลงจะสร้างเสียงฮัม 60 เฮิร์ตซ์ในขณะที่ตัวสับจะขึ้นอยู่กับความถี่ที่มันถูกออกแบบ (โดยทั่วไปคือ 400 เฮิร์ตซ์)

ฉันไม่เชื่อว่าวัสดุนั้นกำลังขยายตัวและหดตัวอย่างมาก แต่ถ้าเป็นเช่นนั้นความถี่จะสูงมากจนไม่ได้ยิน นอกจากนี้มันอาจจะไม่ดังพอ

วงจรที่ไม่มีกลไกเท่านั้นที่สามารถสร้างเสียงได้คือเครื่องส่งสัญญาณไมโครเวฟ แต่พวกเขาจะปรุงสมองของคุณ