Dva reproduktorky

V první třetině devatenáctého století se začalo rozvíjet zcela nové odvětví fyziky - elektrodynamika. H. Ch. Oersted objevil existenci magnetického pole v okolí vodiče s proudem, důležité zákony v oboru elektromagnetismu formuloval A. M. Ampére, M. Faraday objevil elektromagnetickou indukci. Postupně se ukázalo, že tento zdánlivé nenápadný jev má velmi pestré a důležité technické aplikace. Patří k nim elektromotory všeho druhu, měřicí přístroje, dynamický reproduktor, vychylování v televizní obrazovce, urychlovače částic aj. V hodinách fyziky demonstrujeme uvedený jev například vychýlením měděné hrazdičky mezi póly podkovového magnetu. Oživení v hodině také spolehlivě vyvolají „levoruční" prostocviky při řešení úloh o vztahu mezi směrem proudu, orientací indukčních čar a působící síly s využitím Flemingova pravidla levé ruky.

Pro žáky je pravděpodobně nejpochopitelnější aplikací reproduktor. Setkávají se s ním prakticky každý den a objasnění jeho funkce se v podstatě opírá jen o jediný jev - působení magnetického pole na vodič s proudem. V silném magnetickém poli permanentního magnetu je v úzké mezeře umístěna kmitací cívka, spojená s papírovou membránou kuželového tvaru. Přivedeme-li do cívky proměnný proud ze zesilovače, působí na ni proměnná magnetická síla a rozkmitá ji. Spolu s cívkou se rozkmitá i membrána a stává se zdrojem zvuku. Lepší reprodukci zvuku poskytují reproduktorové soustavy. Jejich skříň obsahuje několik reproduktorů pro různé části zvukového spektra: - vysokotónový, středotónový a hlubokotónový.

Nahlédnout do útrob skutečného reproduktoru je nemožné, takže výklad jeho funkce se nese více méně v teoretickém duchu. A přitom není nijak obtížné zhotovit funkční a velmi názorný model dynamického reproduktoru. V tomto článku nabízíme dvě varianty - první model „hraje" docela slušně, konstrukce druhého je zase velmi kuriózní. Oba typy mohou bez problémů sestavit i sami žáci, materiálová a finanční náročnost je - s výjimkou feritového magnetu - prakticky nulová.

Polystyrenový reproduktor

Připravte si základové prkénko nebo překližku, lehký polystyrenový tácek, proužky kladívkového papíru, tenký smaltovaný drát, válcový feritový magnet, oboustrannou samolepicí pásku, disperzní lepidlo a reproduktorový konektor.

Nejprve z pruhu papíru slepte kostřičku cívky s průměrem o málo větším než je průměr magnetu. Po zaschnutí lepidla naviňte na kostřičku 30 - 50 závitů tenkého smaltovaného drátu. Vinutí zakápněte lepidlem a oba přívody ponechejte aspoň půl metru dlouhé. Hotovou cívku přilepte do středu polystyrenového tácku a nechejte důkladně zaschnout.

Z proužků papíru složte dvě pružné „harmoniky" a přilepte je k tácku. Doprostřed základní desky přilepte kouskem oboustranné pásky magnet. Cívku shora nasuňte na magnet a prostřednictvím „harmonik" přilepte tácek k základní desce. Dejte pozor, aby se cívka na magnetu pohybovala zcela volně, bez drhnutí! Výšku tácku nastavte tak, aby cívka byla přibližně v úrovni horní plochy magnetu. Nastavování proveďte natahováním nebo stlačováním papírových harmonik. Funkčnost hotového reproduktorku předběžně vyzkoušejte krátkým připojováním k tužkové baterii: mělo by se ozývat výrazné „praskání", způsobené kmitáním cívky a tácku.

Je-li vše v pořádku, připájejte k vodičům konektor pro připojení ke zdroji signálu (rádio, zesilovač). V tom bude asi největší problém - je třeba použít zdroj s výstupem pro reproduktor, tj. pro impedanci 4 - 16 ohmů. Tento výstup byl u starších přijímačů běžný, většina současných má bohužel výstup jen pro vysokoohmová sluchátka. V tom případě počítejte s tím, že reproduktor bude hrát jen poměrně slabě - ale hrát určitě bude!

To přece nemůže hrát!

Druhou variantu zhotovíte z rozmontovaného pevného disku. Odstraňte všechny díly kromě otočného raménka s cívkou a spodního magnetu pod cívkou. Při demontáži budete potřebovat speciální šestihranný šroubovák, takže se do ní pravděpodobně nebude moci pustit každý. Je-li vše demontováno, opatrně připájejte k vývodům cívky delší tenké smaltované přívodní vodiče a pokusy mohou začít. Vytvarováním přívodních vodičů pootočte raménko tak, aby se cívečka pohybovala mimo střed magnetu, jak je zřetelné z fotografie. Kdyby se pohybovala uprostřed, byl by výsledný zvukový efekt minimální. Nejprve opět krátce připojujte baterii a sledujte prudké kmity cívky, vychylované silným magnetem pod ní. Když je vše v pořádku, připojte konektor a vyzkoušejte reproduktor se zesilovačem nebo radiopřijímačem. Raménko bude vydávat sice slabý, ale kupodivu docela srozumitelný zvuk.

Pomůcku vyučující může zařadit do výuky různým způsobem. V základní škole nebo na nižším stupni gymnázia zřejmě postačí pouhá ukázka. Ve střední škole je kromě pouhé demonstrace vhodné porovnat sestavu jednoduchého modelu a skutečného reproduktoru a pokusit se evidentní konstrukční rozdíly zdůvodnit. Ve fyzikálním semináři je navíc možno v této souvislosti diskutovat i o dalších problémech elektroakustiky.

1. Obr. Hlavní části polystyrenového reproduktoru 2. Obr. Tácek s nalepenou cívkou a „harmonikami" je připraven k nalepení na základní desk 3. Obr. Hotový reproduktorek - při pečlivé práci budete kvalitou zvuku příjemně překvapeni 4. Obr. Pevný disk je třeba celý rozmontovat, s výjimkou raménka a spodního magnetu

5. Obr. Hotový reproduktorek - hraje sice slabě, ale hraje!