Что такое микрофон и зачем он нужен?
Для передачи голоса и музыки по средствам связи, таким как радио или телефон, необходимо преобразовать звуковые волны в электрические сигналы. Именно эту ключевую задачу выполняет микрофон, создавая электрический аналог звука. Существует множество типов этих устройств, но наибольшее распространение получили угольные и электродинамические модели.
История создания: от простых опытов к рабочему устройству
Предшественник современного микрофона был создан в 1861 году немецким учителем Филиппом Рейсом. Его устройство, собранное из кожи, проволоки и даже части скрипки, представляло собой «механическое ухо» и предназначалось для наглядной демонстрации принципа работы человеческого слуха. Несмотря на инновационность идеи, аппарат Рейса имел серьёзные недостатки и не мог качественно передавать человеческую речь.
Прорыв в создании практичного преобразователя звука совершил в 1878 году (примечание: в исходном тексте указан 1855 год, но исторически микрофон Юза был представлен позже) американский изобретатель Дэвид Юз, который был не только профессором электротехники, но и музыкантом. Экспериментируя с различными материалами, такими как металлическая дробь и графит, он создал конструкцию, принципы которой легли в основу угольного микрофона.
Принцип работы угольного микрофона
Конструкция, разработанная Юзом, в модернизированном виде используется до сих пор. Её сердцем является капсюль, заполненный угольным порошком. Звуковые волны воздействуют на тонкую металлическую мембрану, заставляя её вибрировать. Эти колебания меняют давление на угольный порошок, что приводит к изменению его электрического сопротивления. Когда частицы сжимаются плотнее, сопротивление падает и электрический ток от внешней батареи проходит легче. Таким образом, изменения звукового давления в точности воспроизводятся в виде колебаний силы тока в цепи. Несмотря на высокую чувствительность, угольные микрофоны по качеству звукопередачи уступают более современным аналогам.
Устройство и преимущества электродинамического микрофона
Более совершенными с точки зрения качества звука являются электродинамические микрофоны. В их конструкции используется сильный кольцевой магнит, между полюсами которого в магнитном поле свободно перемещается катушка из тонкого провода. Катушка жёстко соединена с лёгкой мембраной, обычно алюминиевой. Под действием звука мембрана колеблется и приводит в движение катушку. Пересекая магнитные силовые линии, катушка генерирует в себе (индуцирует) электрический ток, колебания которого в точности повторяют частоту и амплитуду колебаний мембраны.
Поскольку уровень выходного сигнала у таких микрофонов невысок, для его усиления перед подачей на основную аппаратуру часто используют трансформатор.
Области применения
Разные типы микрофонов нашли свои ниши в зависимости от требований к качеству и условиям работы. Угольные микрофоны, благодаря простоте и надёжности, долгое время были основой телефонных аппаратов. Электродинамические же микрофоны, обеспечивающие высокую чистоту и точность передачи звука, стали стандартом в профессиональной сфере: в радио- и телестудиях, при звукозаписи на магнитофон, а также в системах школьного радиовещания.