Рис. 150. Угольные микрофоны

Устройство угольного микрофона в упрощенном виде, принцип его действия и графики, иллюстрирующие его работу, изображены на рис. 151.

Рис. 151. Работа угольного микрофона

Такой микрофон представляет собой металлическую коробку с угольным порошком, которую прикрывает гибкая металлическая или угольная пластинка-мембрана. Мембрана изолирована от коробки. Ток между ними может проходить только через угольный порошок. Источником тока является батарея GB. Пока перед микрофоном не говорят, мембрана находится в спокойном состоянии (рис. 151, а), в цепи микрофона, образованной батареей и угольным порошком, течет ток I_мк. Значение его зависит главным образом от сопротивления угольного порошка и определяется плотностью прилегания его частиц. Но вот перед микрофоном начали говорить. Под действием звуковых волн мембрана стала колебаться, то прогибаясь внутрь коробки (рис. 151, б), то выгибаясь наружу (рис. 151, в). Колеблясь, мембрана то уплотняет частицы угольного порошка, отчего его сопротивление уменьшается, то расслабляет контакты между ними, отчего сопротивление микрофонной цепи увеличивается. А если изменяется сопротивление микрофонной цепи, то (по закону Ома) изменяется и ток в ней.

Пока перед микрофоном не говорили, ток в его цепи был постоянным. Как только начали говорить, ток стал пульсировать с частотой звуковых колебаний. Микрофон, следовательно, преобразовал звуковые колебания воздуха в электрические колебания звуковой частоты. Если в микрофонную цепь включить электромагнитный телефон, то электрические колебания будут преобразованы им в звуковые колебания.

Ток звуковой частоты в микрофонной цепи образуют две его составляющие — постоянная, соответствующая среднему значению тока в цепи, и переменная, соответствующая амплитудным значениям колебаний тока, созданных микрофоном. В телефонии и в радиотехнических устройствах по проводам передают обычно только переменную составляющую, а постоянную, выполнившую свою задачу, как правило, замыкают в очень короткой микрофонной цепи.

Такое разделение тока звуковой частоты на его составляющие можно осуществить, например, с помощью трансформатора, что и иллюстрирует рис. 152.

Рис. 152. Разделение тока цепи микрофона на его составляющие

Здесь микрофон В1, источник тока GB и обмотка I трансформатора Т образуют первичную микрофонную цепь, а обмотка II трансформатора и телефон В2 — вторичную. В первичной цепи течет ток, пульсирующий в такт со звуковыми колебаниями воздуха перед микрофоном. Колебания этого тока индуцируют в обмотке II трансформатора переменное напряжение звуковой частоты, которое заставляет телефон звучать.

Именно так, между прочим, и передается разговор по проводам в телефонии. Но напряжение с обмотки II трансформатора можно подать на вход усилителя 3Ч, чтобы усилить его, а затем преобразовать в звук. Так именно и делают при усилении речи. Если в твоем хозяйстве найдется угольный микрофон и какой-либо повышающий трансформатор, а головные телефоны у тебя, надеюсь, есть, ты сможешь все то, о чем я сейчас рассказывал, проверить на опыте.

Для усиления речи в аппаратуре звукозаписи используются главным образом электродинамические микрофоны, например микрофоны МД-42, МД-47, внешний вид которых показан на рис. 153.

Рис. 153. Внешний вид микрофонов МД-42, МД-47 и устройство электродинамического микрофона

Микрофон электродинамической системы имеет сильный постоянный магнит 2, напоминающий толстостенный стакан, с круглым сердечником керном 3 в середине. Такой магнит, если разрезать его вдоль, похож на букву Ш. К стороне, противоположной «дну» магнита, прикреплен фланец 5 — стальная накладка с круглым отверстием в середине. Между фланцем и керном магнита узкий воздушный кольцевой зазор, в котором создается сильное магнитное поле. В кольцевом магнитном ноле, не касаясь ни керна, ни фланца, находится звуковая катушка 4 из изолированного провода. Катушка скреплена с мембраной 6, сделанной из алюминиевой фольги или пластмассы. Края мембраны гофрированы, благодаря чему она и скрепленная с ней звуковая катушка обладают подвижностью. Весь механизм микрофона находится в металлическом корпусе 1. В крышке корпуса сделаны отверстия для прохода звуковых волн.

Принцип работы такого микрофона основан на свойствах электромагнитной индукции, о которой я рассказывал тебе раньше. Пока катушка микрофона неподвижна, в ней не индуцируются электрические колебания, хотя она и находится и самой гуще магнитных силовых линий. Но вот перед микрофоном зазвучала, например, струна. Сразу же в такт с областями пониженного и повышенного давления звуковых волн начинает колебаться мембрана. Колеблясь, она увлекает за собой катушку. При этом катушка пересекает магнитные силовые линии и в ней индуцируется переменное напряжение той же частоты, что и у звуковых колебаний. Чем выше тон звука, тем выше частота этого тока. Чем громче звук, тем больше амплитуда электрических колебаний звуковой частоты.

В микрофонной подставке находится трансформатор 7, с помощью которого напряжение звуковой частоты, созданное электромагнитной системой микрофона, повышается и передается по проводам к усилителю 3Ч. Этот трансформатор называют согласующим: кроме повышения напряжения он еще согласует малое сопротивление катушки микрофона с относительно большим входным сопротивлением усилителя.

Принципиально так устроены и работают все электродинамические микрофоны широкого применения, в том числе микрофоны МД-47 и МД-66, предназначенные для работы совместно с промышленными и любительскими магнитофонами.

Образно говоря, грампластинки являются «хранителями» музыкальных произведений, опер, эстрадных исполнений, танцевальной музыки. Различают грампластинки монофонические, или, как часто говорят, обычные, и стереофонические. Для воспроизведения грамзаписи используют соответственно монофонические и стереофонические звукосниматели. В свою очередь по устройству и принципу работы различают магнитные (или электромагнитные) и пьезоэлектрические (или пьезокерамические) звукосниматели.

Упрощенное устройство и схематическое изображение магнитного монофонического звукоснимателя показаны на рис. 154.

Рис. 154. Упрощенное устройство и графическое обозначение магнитного монофонического звукоснимателя

Звукосниматель этой системы имеет сильный подковообразный постоянный магнит с С-образными полюсными наконечниками 5. Между полюсными наконечниками находится катушка 3, намотанная из тонкого изолированного провода, а внутри катушки якорь 2. Выступающая вниз часть якоря заканчивается иглой 1. Якорь удерживается в нейтральном положении надетой на него эластичной резиновой трубкой 4. Если кончик иглы отклонить вправо, то противоположный конец якоря отклонится влево. И наоборот, если кончик иглы отклонится влево, то противоположный конец якоря отклонится вправо. Каждое колебание якоря вызывает изменение состояния магнитного поля в зазоре полюсных наконечников, а изменяющееся магнитное поле возбуждает в катушке переменное напряжение.