简易扬声器

扬声器是电子设备中最常用的器件之一，关于它的工作原理，在《中学科技》2014年第4期有过详细介绍。它的制作方式有许多种，本期介绍一种最简单的扬声器。

这种扬声器使用半截可乐瓶作为发声介质，用漆包线在可乐瓶的瓶颈上绕一个线圈，线圈两端接耳机插头，可乐瓶用一根铜丝固定在空中，线圈中间是一块强磁铁。通过调整铜丝，可以让磁铁处于可乐瓶口的线圈内部。当有音频电流信号通过线圈时，就会产生变化的磁场，变化的磁场与强磁铁的磁场相互作用，使可乐瓶振动，从而发出声音，这就是这种简易扬声器的原理。

强磁铁通过磁力吸引在一根螺丝钉的顶端，这种设计非常简单，可以任意调节磁铁与线圈的相对位置。这种自制简易扬声器的方法不需要任何制作经验和调节技巧，没有动手经验的制作者也能一次成功，而且发声的效果相当优异。

制作方法

1. 绕制线圈

把可乐瓶剪开，保留上半部分，用直径0.2～0.3mm的漆包线在瓶颈上绕100圈。两端留出一定长度的线头，然后相互拧紧，防止线圈散开。

2. 连接耳机插头

把线圈两端漆包线上的绝缘漆用小刀刮掉，露出能够导电的铜丝，分别与耳机插头的导线连接在一起。

3. 底座的制作

通过铜丝和短螺丝钉把缠绕了线圈的可乐瓶悬空，强磁铁放在长螺丝钉上。这里使用的是直径20mm、厚度15mm的圆柱形钕铁硼强磁铁，刚好能放进可乐瓶口。（注意：这种规格的强磁铁磁性非常强，要远离相机、手机、手表、磁卡等物件，以免造成损坏；同时要远离大块铁制品，避免相互吸引夹伤手指。）

调节铜丝的角度，让磁铁进入线圈。整个振动发声部分的重量都由铜丝承担，因为铜丝具有良好的弹性，所以这个自制扬声器的发声效率很高，能量损失很少。

Tips

耳机插头导线连接

这里使用的是最常见的3.5mm立体声耳机插头，很容易在电子市场买到。耳机插头分成3段，从左至右分别对应的是右声道、左声道、地线。

如上图，拧下外壳，可以看到内部3个接线点。带圆孔的两个接线点分别对应左右声道，把它们并联在一起，接一根导线。这里不要求立体声效果，这样能得到最大的电流。长的接线点对应地线，接另外一根导线。

或者也可以从坏掉的耳机上剪下带一段导线的耳机插头来使用。耳机导线一般分成4根，其中2根黄色的都是地线，可以并联使用；红色是右声道，蓝色是左声道，也可以并联使用。但是商品耳机的导线通常较细，在剥绝缘层和连接线圈的时候，需要较大的耐心。

简易扬声器的应用

一般的台式电脑都配备有源电脑音箱，把自制简易扬声器的插头插进音箱的耳机插孔，播放一首欢快的歌曲，欣赏一下自制扬声器的效果吧！

尽管自制扬声器的音质不如商品化的音箱，如果瓶口内壁与磁铁接触，还会发出“沙沙”的杂音。但是对于一个这么简陋的装置来说，效果已经是足够好了！另外还可以通过调节磁铁与线圈的距离，观察声音的强弱变化，这个特点让它成为一件非常好的演示扬声器原理的教具。

简易扬声器直接插进台式电脑的耳机插孔，音量大小与普通耳机差不多。还可以把它插进电脑麦克风插孔，打开操作系统自带的录音机程序，对着剪开的瓶底大声说话，就能把你的声音录下来。甚至把它连到笔记本电脑上，耳朵紧贴瓶底，也能听到微弱的声音，这说明它的灵敏度是很高的。

这种简易扬声器的学名是“动圈式扬声器”，原理是通过线圈的振动发声。熟悉了它的原理和制作方法以后，我们就可以举一反三，创造出其他形式的扬声器，例如利用光盘、一次性纸盘子，甚至普通的纸板，都可以制作能发出清晰声音的扬声器来。大家一起动起手来，体会科学制作的乐趣吧！

Tips

扬声器的阻抗

有人可能会问，这种简陋的装置安全吗？会损坏与它连接的设备吗？这就涉及到“阻抗”这个概念。

普通商品耳机的阻抗一般是8～32Ω。耳机的阻抗，是指它对频率1000Hz的交流电信号的阻碍作用，包括直流电阻和交流阻抗。计算公式为：

阻抗（Ω）=2π×1000（Hz）×线圈的电感量（H）+线圈的直流电阻（Ω）

用万用表测量自制扬声器线圈的直流电阻为3.1Ω，用电感表测量线圈的电感量为0.354mH。把测量值代入公式，得出自制扬声器的阻抗为5.32Ω。

虽然低于8Ω，但经过长期实验证明，它对与其连接的设备不会造成任何损害。另外，还可以增加线圈匝数，试验在哪种参数条件下扬声器能达到最佳效果。线圈的电感量与匝数的平方成正比，因为可乐瓶的尺寸是一致的，所以线圈的长度和直径都不变，在只增加匝数的情况下，还可以估算出它的电感量。