Haut-parleur électrodynamique
Principe :
Le haut-parleur
électrodynamique est constitué
* d'un aimant annulaire (en gris) qui crée
un champ magnétique radial de norme constante dans la zone utile de son
entrefer.
* d'un solénoïde (en rouge) de même axe que l'aimant alimenté par
des fils souples
* d'une membrane (en bleu) aussi rigide et légère que possible.
Le solénoïde est solidaire de la membrane.
Celle-ci est fixée en sa périphérie
par une liaison élastique à un support rigide nommé "saladier"
à cause de sa forme.
L'aimant est fixé rigidement au saladier.
Par commodité,
j'ai représenté une membrane plane. En réalité, les membranes sont en général
conique se qui augmente leur rigidité.
Fonctionnement :
Si on applique
une tension entre les bornes de la bobine, celle-ci est parcourue par un courant
I.
Par construction chaque élément dL de conducteur est normal à
l'axe de l'aimant. Comme le champ magnétique est radial, cet élément est soumis
à une force dF = I ^ dL ^ B (Force de Laplace) parallèle
à l'axe. Par raison de symétrie, la résultante des forces qui s'exercent sur
la bobine est axiale.
L'ensemble mobile (bobine + membrane) est soumis aux
forces suivantes :
* son poids et la réaction du support opposée au poids.
*
la force de rappel de la liaison avec le saladier.
* la force de Laplace.
*
une force de frottement pratiquement proportionnelle à la vitesse.
Si on
alimente la bobine par une tension sinusoïdale, la membrane se déplace comme
un piston rigide qui anime l'air et génère une onde sonore sinusoïdale.
La
réalisation pratique d'un "bon" haut-parleur est difficile. Le haut-parleur
idéal doit avec une courbe de réponse pression acoustique-fréquence aussi plate
que possible et un rendement aussi élevé que possible. Or le système mécanique
équivalent est un système oscillant du premier ordre qu'il faut amortir assez
fortement pour avoir une réponse plate.
Pour arriver à obtenir une réponse
correcte sur toute la gamme du spectre acoustique, il faut associer plusieurs
haut-parleurs ayant des fréquences de résonance très différentes avec un système
de filtres pour aiguiller le signal en fonction de sa fréquence vers le haut-parleur
idoine.
De plus en vibrant la membrane crée deux ondes acoustiques en opposition
de phase : l'onde avant et l'onde arrière.
Pour éliminer l'onde arrière,
on place le haut-parleur dans un caisson garni d'un matériau absorbant qui participe
aussi à l'amortissement.
On peut aussi (enceinte bass-reflex) déphaser l'onde
arrière et l'ajouter à l'onde avant en lui faisant parcourir une chicane dans
le caisson.
Utilisation
:
En glissant le curseur rouge avec la souris, on fait varier l'amplitude
de la
tension appliquée sur la bobine.
Le trait vert correspond à une spire du
bobinage.
Les fils d'alimentation de celle-ci ne sont pas représentés.
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