淺談應用高中物理知識制作手工揚聲器

趙遠錚

摘 要：本文主要以淺談應用高中物理知識制作手工揚聲器為重點進行闡述，結合手工揚聲器實際組成結構為依據，首先分析揚聲器基本組成結構，包括電動體系、機械體系，其次從材料的準備、制作流程、揚聲器后殼的設計幾個方面深入說明并探討應用高中物理知識制作手工揚聲器的有效思考，進一步強化高中物理知識在手工揚聲器制作中的使用效率，凸顯物理知識與實際生活的緊密關聯，旨意在為相關研究提供參考資料。

關鍵詞：高中物理;手工揚聲器;制作思路

揚聲器為使用最為廣泛的電子類產品，也是一種播放音樂的工具，按照高中所學的物理知識，嘗試制作手工揚聲器，關鍵是呈現物理規律變化，了解揚聲器發聲原理，挖掘揚聲器中包含的物理定律，通過分析與研究，以下為筆者針對應用高中物理知識制作手工揚聲器給予的相關分析與建議。

1 揚聲器基本組成結構

按照揚聲器的單元結構，主要涉及三個系統，電動體系、機械體系以及聲波生成和傳播體系，其中電動體系設計音圈、中心導磁柱、磁鐵和上下導磁板;機械體系涉及音圈和粘結骨架、支撐振動的懸置體系、托架以及防塵帽;聲波生成和傳播體系涉及振膜與振膜前后空氣。結合電磁感應定律，若在音圈兩端流通電流，勢必會在導磁柱與磁鐵之間產生磁場，進而生成洛倫茲力，且音圈處于洛倫茲力的作用之下進行運動[1]，帶動振膜加以振動，這樣振膜振動會推動前后空氣，生成壓力，同時按照聲波模式傳遞出來。因為聲波生成和傳播體系研究需求的物理知識相對繁瑣，所以我認為只需要按照電動體系和機械體系之間的物理關系完成手工揚聲器的制作。

1.1 電動體系

手工揚聲器電動體系存在的作用便是借助電能促使電線圈進行運動，這一個過程可以和電路相等同，在音圈上加載一定角頻率的電壓之后，音圈可以在電阻的影響下生成電流，如果磁場強度與線圈長度固定，那么按照電磁感應定律，可以計算磁場給予通電線圈產生的洛倫茲力，與此同時音圈處于洛倫茲力的影響下運動，正在運動的線圈便會在磁場中生成感應電動勢，且音圈兩側會生成電感。

1.2 機械體系

音圈處于洛倫茲力的影響下運動在磁場中，同時帶動振膜進行運動，揚聲器單元中的懸置體系便是通過振膜提供阻尼以及對應的支撐力，將其視作彈簧與阻尼，若振膜質量與振動位移、速度與加速度都被固定，便可以按照牛頓第二定律保持動能守恒。所以揚聲器內部的電動體系以及機械體系都建立在法拉第電磁感應定律以及牛頓第二定律中，初步完成手工揚聲器的結構布設。

2 應用高中物理知識制作手工揚聲器的有效思考

2.1 材料的準備

手工揚聲器的制作材料涉及到以下：磁鐵、音圈、懸置、振膜與箱體材料，按照實驗流程完成材料的選擇。我認為可以把U型馬蹄鐵視作磁體材料、銅線繞制形成音圈、卡片卷形成卡片筒，其中懸置材料用來對音圈進行固定、和廢舊的CD連接、振膜材料選擇報紙片，包括打印紙、廢舊鞋盒作用在箱體材料上[2]。

2.2 制作流程

手工揚聲器體系要包括幾個流程：其一，借助銅線繞制音圈在卡片筒上，雙層繞制需要100匝、音圈長度設置為10厘米;

其二，制作卡片筒促使音圈保持固定，同時把音圈粘貼在卡片筒上;

其三，卡片筒中粘貼廢舊的CD;

其四，將鞋盒的一側中心點視作圓心，取半徑1/4長度的圓形區域進行剪切;

其五，把薄紙片與廢舊的CD粘貼在一起;

其六，把U型馬蹄鐵放置在鞋盒低端，把粘貼的音圈、薄紙片、CD鞋盒蓋安放在馬蹄鐵中心位置，把鞋盒進行封閉，最終得到手工揚聲器，并且對線圈進行音樂信號的加載，確保手工揚聲器可以正常的工作。在經過一系列的操作之后，可以初步完成揚聲器的結構體系。

2.3 揚聲器后殼的設計

對于揚聲器的后殼，也稱為后蓋，其主要作用便是防磁，以免磁鐵朝向外對磁場產生輻射。一般情況下的無線電廣播以及電視往往是借助空間輻射電磁波的模式進行聲音圖像信息的傳送，假如音箱和電視、計算機等電氣會受到磁波或者磁卡的干擾，影響到磁場信息的接收成效。與此同時電視機屏幕電腦的顯示器磁場都會影響到屏幕的播放，所以手工揚聲器的制作，需要引進防磁型，建立在后磁以及后殼共同作用的基礎之上，后殼可以把后磁鐵的S極磁力以自身導磁反饋到鐵片增強磁極的磁力，證明后殼不僅是可以吸磁，還可以把吸收的磁鐵進行科學利用，也就是吸磁與導磁的作用[3]，所以在揚聲器制作過程中，應該把后殼的厚度與鐵心以及鐵片厚度設置相同，后殼材質和對應的厚度也存在一定的需求，相同的材質，厚一些的后殼可能具備更強的吸磁能力，由此完成揚聲器后殼的設計。

3 結束語

綜上所述，應用高中物理知識制作手工揚聲器研究課題的開展具有十分重要的現實意義和價值。我認為高中物理知識存在諸多的奇妙之處，且可以利用這些知識進行創新和設計，甚至作用在手工揚聲器的制作上。按照揚聲器的基本組成結構以及聲音再次播放的電動體系、機械體系以及聲波產生與傳播體系，對于手工揚聲器的制作，要借助法拉第電磁感應定律以及牛頓第二定律研究揚聲器電動體系以及機械體系，之后在實驗室中制取銅線、廢舊的CD和鞋盒等工具，構建完整的揚聲器結構，在一系列的實踐操作中便可以完成手工揚聲器的制作。

參考文獻：

[1] 趙連生.做好物理實驗教學法在高中物理教學中的應用[J].好家長，2019（5）.

[2] 張志學.高中物理“微課”教學應用探索[J].高中數理化，2017（6）：29-29.

[3] 劉皓月.高中物理知識在生活中的應用研究[J].數理化解題研究，2017（4）.