Mikrofon – lekce. Fyzika, 8. třída.
Mikrofon je zařízení určené k přeměně akustických vibrací na elektrické vibrace.
Mikrofony se používají v mnoha zařízeních, jako jsou telefony a magnetofony, při záznamu zvuku a obrazu, v rozhlase a televizi, pro radiokomunikaci a pro ultrazvukové testování (obr. (1)).
Mikrofony jsou klasifikovány:
1) metodou přeměny akustických vibrací na elektrické: elektromagnetický mikrofon, elektrodynamický (páskový a kotoučový), kondenzátorový, elektretový, uhlíkový, piezo mikrofon a optoakustický mikrofon;
2) podle funkčního účelu: pódium, studio, mikrofony pro hudební studia (vokální, řečové a instrumentální), počítačové mikrofony.
Princip činnosti mikrofonu spočívá v tom, že tlak zvukových vibrací vzduchu, vody nebo pevné látky působí na tenkou membránu mikrofonu. Membránové vibrace zase vybudí elektrické vibrace; V závislosti na typu mikrofonu se to děje pomocí jevu elektromagnetické indukce, změny kapacity kondenzátorů nebo piezoelektrického jevu.
Konvenční symbol mikrofonu na elektrických obvodech je znázorněn na obrázku (2).
Rýže. (2). Konvenční označení
Elektromagnetický mikrofon (obr. (3)) funguje následovně. Před póly (hroty pólů) (2) magnetu (3) je umístěna feromagnetická membrána (1) nebo k ní připevněná kotva. Při vibraci membrány vlivem akustického tlaku se mění magnetický odpor systému, a proto se mění magnetický tok závity vinutí navinutého na magnetickém obvodu tohoto systému. Díky tomu se na svorkách vinutí objevuje střídavé napětí zvukové frekvence, což je výstupní signál mikrofonu.
Rýže. (3). Elektromagnetický mikrofon
Elektromagnetický mikrofon je při provozu stabilní. Vyznačuje se však úzkým frekvenčním rozsahem, vysokou nerovnoměrností frekvenční odezvy a výrazným nelineárním zkreslením.
Na rozdíl od elektromagnetického mikrofonu se elektrodynamický mikrofon ve svých dvou modifikacích – kotoučové a páskové – extrémně rozšířil pro účely ozvučení.
Princip činnosti elektrodynamického cívkového mikrofonu (obr. (4)) je následující. V prstencové mezeře (1) magnetického systému, který má permanentní magnet (2), je pohyblivá cívka (3), upevněná na membráně (4). Když je tento vystaven akustickému tlaku, začne oscilovat společně s pohybující se cívkou. V důsledku toho se v závitech cívky generuje napětí, které přerušuje magnetické siločáry, což je výstupní signál mikrofonu.
Rýže. (4). Elektrodynamický spirálový mikrofon
Elektrodynamický mikrofon je stabilní, má dosti široký frekvenční rozsah a poměrně malou nerovnoměrnou frekvenční charakteristiku.
Konstrukce páskového elektrodynamického mikrofonu (obr. (5)) se poněkud liší od konstrukce modifikace cívky. Zde se magnetický systém mikrofonu skládá z permanentního magnetu (1) a pólových nástavců (2), mezi kterými je napnuta lehká, obvykle hliníková, tenká (asi (2) mikrony) páska (3). Když je na obě strany pásky aplikován akustický tlak, je generována síla, která způsobuje, že páska vibruje, překračuje magnetické siločáry, což způsobuje rozvoj napětí na jejích koncích. Protože odpor pásky je velmi nízký, za účelem snížení úbytku napětí na připojovacích vodičích je napětí vyvinuté na koncích pásky přiváděno do primárního vinutí zvyšovacího transformátoru umístěného přímo v blízkosti pásky. Napětí na svorkách sekundárního vinutí transformátoru je výstupní napětí mikrofonu.
Rýže. (5). Páskový elektrodynamický mikrofon
Frekvenční rozsah tohoto mikrofonu je poměrně široký a nerovnoměrnost frekvenční odezvy je malá.
Díky extrémně široké frekvenční odezvě se páskové mikrofony stále používají při studiovém nahrávání. Jejich citlivost je však malá, výstupní odpor velmi malý (zlomky ohmu), což výrazně komplikuje konstrukci zesilovačů. Navíc dostatečné citlivosti lze dosáhnout pouze s velkou plochou pásku (a tedy velikostí magnetu), což má za následek, že takové mikrofony jsou rozměrově i hmotnostně větší ve srovnání se všemi ostatními typy.