跳動的磁懸浮音響的電磁學秘密

摘 " "要：現代科技不斷發展，人們對生活品質的要求也越來越高，人們身邊的產品也在隨著科技的升級而日益更新，而這大部分酷炫的產品，背后都有基礎的物理原理作為技術支撐，本文對磁懸浮音響中運用的電磁學知識進行了一定程度的分析。

關鍵詞：磁懸浮;音響;電磁學

中圖分類號：O441 " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0033-02

1 "引 言

音樂能使人心情舒暢，怎么留住音樂，又怎樣把音樂還原，電磁學為這一切提供了便利，利用電磁感應原理，我們可以將聲音信號帶動線圈切割磁感線，轉換成電信號。同樣，因為電流在磁場中會受到力的作用，又可以將電信號轉換成機械能，引發振動，從而產生聲音。

不過根據能量守恒定律，能量不會憑空產生，也不會憑空增加。在記錄聲音時，能量從聲源處向四面八方擴散，聲源所有的能均勻的分布在一個球面上，信號接收器只能接收到總能量的一小部分，說明即使不考慮機械能和電能相互轉化時候的能量損失，只憑這樣也不能夠還原出原來的聲音。因為能量太小了，但這阻止不了聰明的人類，一場信號放大器的探索之路開始了。

1906年美國人發明了三極管，它能夠很好的實現電流的放大效果，一直從電子管發展到晶體管、集成電路以及場效應管，同時，三極管也就成了現在音響中的必備器件。由于集成電路體積小、成本低，一直以來被廣泛使用，揚聲器的技術也就成了音響普及的技術支撐。隨著科技的發展，磁懸浮與音響的碰撞產生了磁懸浮音響的黑科技，其中少不了電磁學作為理論支持。

2 "音響的懸浮

既然是磁懸浮，顧名思義，即以運用相同磁極之間相互排斥，不同磁極之間相互吸引，但是根據我們的常識，兩個不同磁極相對豎直放置在一起是不穩定的。從力學角度上來說，這樣的受力平衡也是不穩定的，一旦受到小小的擾動，平衡就會崩塌，所以對于生活而言，我們要建立穩定平衡。在音響的底座中心以及中心的圓周上，放置相同的磁極，均與音響底部的磁極相同，這樣音響與底座之間就會形成一個穩定的平衡，簡單的磁懸浮音響就完成了。

當然，永久磁體來提供懸浮的方式較為簡單，但是長久放置的永久磁體對音響中電磁的相互轉換會有一定的不利影響，由于線圈在磁場中做切割磁感線運動時又會形成感應電流，所以音響的線圈在振動的過程中，又會形成噪聲電流，對音響的最后的音效和音質都會有一定的影響，所以，多數時候又會用電磁鐵替代永久磁體來使音響懸浮起來。

3 "磁懸浮音響的無線充電技術

無線充電的概念是磁懸浮音響中運用的最酷炫的物理原理，無線充電的物理基礎就是電磁波是一種能量波，它可以傳遞能量，另外，為了使音響接收到的電磁波能量能夠被自身利用，還需要對交流信號進行調制，調制整流成支流信號給音響主體充電。

3.1 "電磁波傳遞能量

電磁波是一種物質，其本身就攜帶著能量，根據法拉第電磁感應定律，電可以生磁，磁也可以生電，變化的電場和磁場形成一個統一的整體，最終向外傳播形成電磁波，電磁波在生活中隨處可見，光就是一種可見的電磁波。但是電磁波頻率低時，必須借助有形的導體才能傳播，因為電磁波的能量在低頻時會基本上返回到原電路中。

1.5億km外的太陽發出的電磁波—光，當它們到達地球時，我們仍然能夠感受到光和熱，而且地球上絕大部分的能量都來自于太陽，這足以說明電磁波是可以傳遞能量的。而正是這一性質，讓磁懸浮音響的無線充電成為了可能。

3.2 "交流電的整流

一般情況下，人們使用的都是交流電源，音響的底座是交流電，但是給音響充電是需要直流電的，這時候就需要對交流電進行整流。而常見的整流電路就是如圖3所示的橋式電路。運用四個二極管就能將交流電轉換成直流電，這樣就可以放心的繼續調制了。

一般經過整流之后，會將傳統的交流電流波形做出如下變化，交變的電流變成單一方向的電流，只是大小還在變化，再通過LC振蕩電路，用電容器進行濾波就能得到盡可能平滑的直流電。

值得注意的是，在底座向音響發射充電電磁波時需要把充電電磁波的頻率需要足夠的高，與低頻比較而言，高頻的能量更集中，更容易向外傳播，這樣能夠更好的利用其中的能量。同時，要想將底座的交流電的能量發射出去又需要使用LC振蕩電路，通過底座與音響中的LC振蕩電路產生諧振即可簡單的接收到底座發出的電磁波能量。如果LC電路中電容的大小用C表示，電感的大小用L表示，根據T=2π■，如果兩者的周期相同，那么就能產生共振，最后兩者可以互相接收和交換能量。

在無線裝置中LC電路十分常用，它可以用來產生特定頻率的信號，也可以在多種復雜的信號中分離出自己想要的信號，而這兩個相匹配的LC電路就是磁懸浮音響能夠無線充電的秘密。我們生活在電磁波的海洋中，身邊都有大量的電磁波信號，我們需要從這些信號中抓出我們想要的充電信號，完成磁懸浮音響的無線充電工作。

4 "結 論

生活中，有的事物看起來很神秘，但實際上運用的物理原理都是很基礎的，我們在學習的過程中就是要和生活聯系起來，物理是一門實驗的學科，它來源于生活但是高于生活，作為學生，我們要盡可能的用我們學到的知識來解釋這個世界，發現更多事物背后的秘密。

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收稿日期：2018-12-6

作者簡介：何泳成（2000-）男，漢族，四川江油人，高三在讀，對于理工類學科具有濃厚的學習興趣和探究熱情。