Сказка о том, почему в динамике телефона или колонки есть магнит
Папа разбирал старую сломанную колонку, чтобы показать Лёше, что у неё внутри. Среди проводов и пластмассовых деталей он извлёк круглую железную штуку с медной катушкой. К ней был приклеен мощный тяжёлый кольцевой магнит.
— Смотри, сердце колонки, — сказал папа. — Динамик. А это его главный помощник — магнит. Без него мы не услышали бы ни одной песенки из телефона или музыки из колонки.
— Зачем же ему магнит? — удивился Лёша, трогая холодный металл. — Магниты же для холодильника, чтобы бумажки прикреплять.
— А здесь он выполняет совсем другую, очень важную работу, — улыбнулся папа. — Он помогает превратить невидимые электрические сигналы в звуковые волны, которые могут летать по воздуху. Хочешь, я расскажу, как это волшебство происходит?
— Конечно, хочу! — Лёша уселся на пол рядом с разобранной колонкой.
— Всё начинается с твоего телефона или компьютера, — начал папа. — Там записана музыка в виде цифрового кода. Специальная микросхема превращает этот код в переменный электрический ток — слабенькие сигналы, которые бегут по проводам к динамику. А вот что происходит в самом динамике...
Папа показал на медную катушку, надетую на центральный стержень магнита.
— Видишь эту катушку? Она может свободно двигаться вперед-назад. К ней приклеена бумажная или пластиковая мембрана — диффузор, та самая часть, которую мы видим снаружи как сеточку или конус. Когда по проводам к катушке прибегает электрический сигнал от песни, вокруг неё возникает переменное магнитное поле.
— И что же?
— А большой постоянный магнит, который сидит сзади, этого и ждёт! — воскликнул папа. — У него есть своё постоянное, неизменное магнитное поле. Два магнитных поля (от постоянного магнита и от катушки) начинают взаимодействовать: то притягиваться, то отталкиваться, в зависимости от сигнала. Это заставляет катушку быстро-быстро дёргаться вперёд и назад.
Папа показал пальцами, как что-то быстро вибрирует.
— А поскольку катушка жёстко связана с диффузором, он тоже начинает вибрировать. Он толкает воздух перед собой: то сжимает его (создавая область высокого давления), то разрежает (создавая область низкого давления). Эти толчки бегут по воздуху — вот тебе и звуковые волны! Они долетают до наших ушей, и мы слышим музыку, голос или любой другой звук.
— Значит, магнит — это как дирижёр, а катушка с мембраной — как оркестр? Дирижёр (магнит) командует, а оркестр (мембрана) исполняет, толкая воздух и создавая музыку?
— Отличное сравнение! — похвалил папа. — И чем сильнее магнит и точнее движения катушки, тем чётче, громче и качественнее звук. Поэтому в хороших колонках ставят мощные магниты. Без них электрический сигнал так и остался бы тихим шепотом внутри провода, неспособным сдвинуть с места даже воздух.
Лёша взял в руки магнитный узел от динамика. Он был тяжёлым и казался таким простым. Теперь было удивительно думать, что эта железка — самый важный участник концерта, который каждый день устраивает его телефон, включая весёлые песенки или папины аудиокниги.
— Спасибо, магнит, — прошептал он. — Ты невидимый герой музыки.
— Да, — согласился папа, собирая детали обратно. — И таких невидимых героев, которые превращают один вид энергии в другой, в нашей жизни очень много. Динамик — один из самых ярких и привычных примеров. Вот так физика дарит нам искусство.