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Sep 02, 2023

独自のスピーカーを構築する

Science Buddies によるサウンド サイエンス アクティビティ 主な概念 物理学音磁気電気はじめに音楽を聴くのは好きですか? テレビ、コンピューター、電話がどのようにして音楽を再生するのか疑問に思ったことはありますか

Science Buddies による健全な科学アクティビティ

主要な概念物理学音磁気電気

導入音楽を聴くのは好きですか? テレビ、コンピューター、電話がどのようにして音楽を耳に聞こえる音に変えるのか疑問に思ったことはありますか? このプロジェクトでは、家庭にある材料を使って独自のスピーカーを作り、スピーカーがどのように電気信号を音に変換するかを調べます。

背景曲や映画のオーディオ トラックなどのサウンドは、電子ファイルとして保存できます。 ファイル内のデータは、音の大きさとピッチが時間の経過とともにどのように変化するかを示します。 この情報は、有線 (または Wi-Fi 信号の場合は電波を使用して空気) を介して電子的に送信できます。 このプロセスでは、デジタル形式で情報をある場所から別の場所に移動しますが、音は生成されません。

電気信号から音を作るには、電磁気というパズルのもう 1 つのピースが必要です。 電流がワイヤを流れると、ワイヤの周囲に磁場が発生します。 単一の真っ直ぐなワイヤの周囲の磁場はかなり弱いです。 ただし、ワイヤーの束をきつくコイルに巻き付けると、磁場がはるかに強くなる可能性があります。 したがって、変化する電気信号をオーディオ ファイルからワイヤー コイルを通して送信すると、元のサウンドに対応する変化する磁場が得られます。

この変化する磁場は、近くの磁石 (永久磁石と呼ばれます) の磁場を押したり引いたりすることがあります。 磁石が互いに押したり引いたりすると、動きを生み出すことができます。 2 つの磁石をくっつけたり、1 つの磁石を使って別の磁石を押しのけたりしたことがある方なら、このことに気づいたことがあるでしょう。 磁石の 1 つ (電磁石または永久磁石) が薄い膜に取り付けられている場合、急速に変化する磁場によって膜が振動します。 振動する膜は近くの空気分子に衝突し、空気分子も振動させます。 この振動は音波として空気中を伝わります。 やがて耳に届き、音が聞こえます。

通常、スピーカーはケースで覆われているか、電子機器に組み込まれているため、内部を見ることができません。 このプロジェクトでは、独自のスピーカーを一から構築して、どのように機能するかを確認します。

材料

準備

手順

観察と結果スピーカーを耳に当てて磁石をコイルに近づけると、非常にかすかな音楽が聞こえるはずです。 磁石を離すと音楽が消えます。 これは、磁力が磁石に近いと非常に強いのですが、磁石から離れるとすぐに弱くなるために起こります。

通常のスピーカーとは異なり、スピーカーの音量はおそらく部屋の反対側から聞こえるほど十分ではありません。 通常のスピーカーには、通常、別の電源 (壁のコンセントまたは USB ポートに接続するか、バッテリーが内蔵されています) とアンプがあり、サウンドが大きくなります。 スピーカーは、外部電源を持たない有線ヘッドフォンのように機能します。 イヤホンを耳に直接入れるとヘッドフォンの音が聞こえますが、部屋の反対側からは聞こえません。

さらに探索する磁石とは何ですか? from Physics4KidsMake Sprinkles Dance、Scientific American より 紙のスピーカーはどのくらいうるさくなりますか? Science Buddies より「音波を作る」より、糸電話による Scientific AmericanTalk より、Scientific American より、子供向け STEM アクティビティより、Science Buddies より

このアクティビティは、Science Buddies との提携により実現しました。

Ben Finio は、Science Buddies の上級スタッフ科学者であり、コーネル大学シブリー機械航空宇宙工学部の講師です。 Twitter @BenFinio で彼をフォローしてください。

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