Как могут «электрические» электрические схемы испускать звук?

Перемещающиеся мембраны или пьезоэлектрические материалы, очевидно, производят звуковые волны, но как «чисто» электрические схемы, такие как трансформаторы или чипперы DCDC (и другие), часто имеют слышимый шум? Является ли материал микроскопически расширяющимся и сжатым с током?

38 голосов | спросил Mister Mystère 25 PM00000060000005031 2014, 18:12:50

9 ответов


71

То, что вы действительно спрашиваете, - как электрические схемы могут вызвать небольшие движения. В конце концов, звук - это движение воздуха.

Ответ заключается в том, что существуют различные способы электрического поля или электрических токов, которые могут вызывать силы или движения. Эти эффекты используются в конструкции различных преобразователей , которые существуют, чтобы сознательно вызывать или ощущать небольшие движения. Однако законы физики, которые позволяют этим преобразователям функционировать, не останавливаются за пределами корпуса преобразователя. Они существуют повсюду, поэтому многие вещи являются непреднамеренными преобразователями. Разница в том, что обычно эффект довольно слабый, если он не предназначен специально для преобразователя.

Некоторые из этих эффектов:

  1. Электростатическая сила . Два объекта с другим напряжением будут иметь силу между ними. Сила пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна расстоянию. Это та же самая сила, которая позволяет воздушному шару прилипать к вашим волосам после протирания им кошки или чего-то еще. Для обычных схем эта сила очень слабая, а проводники удерживаются на месте гораздо сильнее, чем она. Тем не менее, вы можете иногда слышать звук с помощью высоковольтных цепей.

  2. Электродинамическая сила . Движущийся заряд создает вокруг него круговое магнитное поле. Магнитное поле пропорционально току и может быть достаточно прочным, зацикливая провод в катушку. Это магнитное поле может быть сделано для перемещения вещей и является основой для работы соленоидов, двигателей и громкоговорителей.

    Перемещение сборов также испытывает силу при прохождении через магнитное поле правой ориентации. Большинство громкоговорителей действительно работают над этим принципом; они сделаны так, что сильный постоянный магнит фиксируется и катушка движется, что, в свою очередь, перемещает центр конуса динамика. То же самое происходит в любом индукторе. Каждый кусок провода с током через него испытывает некоторую силу из-за общего магнитного поля. Некоторые из жужжания, которые вы слышите от трансформаторов, - это отдельные куски провода, которые немного поменялись.

  3. Пьезоэлектрический эффект . Некоторые материалы, такие как кварц, например, немного изменят их размер или форму в зависимости от применяемого электрического поля. Некоторые небольшие наушники работают по этому принципу. Существуют также «кристальные» микрофоны, которые работают по этому принципу в обратном направлении, то есть применение силы к кристаллу заставляет его создавать напряжение. Обычные барбекю-гриль-зажигатели работают над этим принципом, сильно ударяя кристалл кварца и достаточно внезапно, чтобы создать достаточно высокое напряжение, чтобы вызвать искру.

    Некоторые материалы конденсаторов демонстрируют достаточно этого эффекта, что при жестком монтаже на печатной плате может вызвать слышимый звук. Я должен был однажды вставить доску и заменить керамический колпачок электролитическим только потому, что керамика вызывала раздражающий слышимый вопль.

  4. Магнитострикционный эффект . Это магнитный аналог пьезоэлектрического эффекта. Некоторые материалы меняют форму или размер в зависимости от применяемого магнитного поля, и этот эффект работает и наоборот. Я работал над магнитными датчиками, которые использовали этот эффект.

    Материалы в трансформаторах и индукторах выбраны так, чтобы не иметь этого эффекта, но в любом случае небольшое количество. Ядро индуктора фактически меняет размер очень незначительно по мере изменения магнитного поля. Это может привести к слышимому звуку, особенно если индуктор механически связан с чем-то, что представляет большую площадь для воздуха, например, на плате.

ответил Olin Lathrop 25 PM00000060000003531 2014, 18:54:35
12

Идеальный индуктор или трансформатор может быть чисто электронным компонентом, но реальный индуктор или трансформатор создает (быстро меняющееся) магнитное поле. Цель такого компонента состоит в том, чтобы сохранить это магнитное поле внутри компонента (например, внутри ферромагнитного сердечника), но этого не будет достигнуто на 100%. «Протекающее» магнитное поле будет заставлять вещи двигаться (вибрировать), и эти вещи заставят воздух вокруг них двигаться одинаково. Presto: (нежелательный) электромагнитный динамик.

Подобный эффект, вероятно, может иметься и в высоковольтных конденсаторах, где проводящие пластины притягиваются друг к другу в зависимости от напряжения. Это соответствует электростатическому динамику:)

Третий эффект - это (нежелательные) пьезоэлектрические эффекты в компонентах. Я не уверен, что это действительно так на наблюдаемом уровне.

ответил Wouter van Ooijen 25 PM00000060000003631 2014, 18:21:36
5

Он не расширяет или не сжимает материал, который испускает звук в трансформаторах или индукторных схемах. Однако части движутся.

Трансформаторы подвержены значительным механическим воздействиям, вызванным переменными электромагнитными полями. Это заставляет провода и ламинирования двигаться, и, следовательно, излучать звук. DC-DC преобразователи часто имеют катушки индуктивности, которые также движутся по той же причине.

ответил gbulmer 25 PM00000060000002931 2014, 18:18:29
4

Вот еще один

Звук, изменяя свойства окружающей плазмы или газа из-за воздействия электрического поля и /или электрического разряда

Основываясь на «Поющей дуге», которая была обнаружена в 1900 году Уильямом Дадделлом, Ionophone или, как ее чаще всего называют плазменным динамиком /твитером (фактически используется в динамиках), производит звуковые волны, заряжая плазму, чтобы изменить размер плазмы в обычно узком поле между электродами. Из-за очень низкой массы, которую нужно сдвинуть, этот динамик может обеспечить очень точное воспроизведение подачи волны на электроды, особенно хорошо для высоких частот.

ответил fgwaller 26 AM00000010000005531 2014, 01:55:55
2

Еще один эффект, который еще не затронут, - это выпрямление проволоки под нагрузкой - провода do имеют тенденцию выпрямляться, когда через них проходит ток, будь то микроскопически или визуально. Провод в обмотках силового трансформатора пытается выпрямить очень немного от 100 до 120 раз в секунду (в зависимости от частоты муниципальной мощности).

Это явление может быть очень легко обнаружено при «прыжке с начала» транспортного средства с небольшими перемычками, особенно если начатое транспортное средство имеет сильно обедненную батарею. Когда стартер включен, часто бывает легко увидеть, что перемычки «прыгают» и застывают, когда они слегка выпрямляются при большой нагрузке.

ответил TDHofstetter 25 PM00000060000002231 2014, 18:37:22
2
  

Перемещающиеся мембраны или пьезоэлектрические материалы, очевидно, производят звуковые волны, но как могут «чисто» электрические схемы, такие как трансформаторы или Чопперы DC /DC (и другие), часто слышать шум? Является ли материал микроскопически расширяющимся и сжатым с током?

В то время как другие объяснили, что часть материала хорошо перемещается, одним из ключевых моментов является то, что звуковой шум требует движения в диапазоне слышимости человека . Обычно это означает от 20 Гц до 20 кГц, но может быть несколько ниже или выше, а также учитывать возраст /потерю слуха. Любое колебание выше или ниже этого диапазона (Infrasonic или Ultrasonic) обычно не слышно. Однако, как бы это ни удавалось, этот диапазон типичен для многих схем, от прерывателей постоянного тока /постоянного тока, трансформаторов, инверторов EL Panel, PWM для световых цепей, поэтому часто является побочным продуктом.

ответил Passerby 27 PM000000120000001531 2014, 12:17:15
1

Здесь много теории. На практике обычно используются свободные провода индукторов. Нажатие на катушки (не !!!! с чем-либо магнитным, как отвертка: попытка на катушках в схемах обратного хода CRT - это то, что вы не делаете больше одного раза) может помочь найти виновника и подходящий теплый клей или гвоздь польский может помочь получить его под контролем.

ответил user52047 26 PM00000030000001931 2014, 15:54:19
0

По моему опыту, большую часть времени, когда трансформатор создает шум, происходит из-за слабого ламинирования или свободного крепления. Механический измельчитель создает шум, потому что тростник, который «отбивает» текущий движется /вибрирует. Очевидно, что все, что движется, делает звук. Трансформатор обычно производит шум на 60 Гц, в то время как измельчитель зависит от частоты, для которой он был сконструирован (обычно 400 Гц).

Я не считаю, что материал микроскопически расширяется и сжимается, но если так, частота будет такой высокой, что это было бы неслышно. Кроме того, он может быть недостаточно громким.

ответил Guill 30 AM00000090000005031 2014, 09:37:50
-1

Единственными чисто не-механическими схемами, которые могут создавать звуки, являются микроволновые передатчики. Но они будут готовить ваш мозг.

ответил ilkhd 30 MaramWed, 30 Mar 2016 06:31:46 +03002016-03-30T06:31:46+03:0006 2016, 06:31:46

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132