电子弦乐器原理演示仪

杨望 汪柏年 李志强

【摘要】介绍一种用于教学的电子弦乐器原理演示仪的研制，装置应用电磁感应原理，将微弱电信号放大并转换为声乐，可用于演示电子弦乐的产生。

【关键词】电子弦乐 电磁感应 弦振动 功率放大器

【资助项目】国家级大学生创新创业计划训练项目（No.201711035009）

【中图分类号】O4-33 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）19-0036-01

該仪器为参加2017年辽宁省普通高校本科大学生物理实验命题竞赛而设计，其结构简单、原理清晰、造价低廉，可演奏电子音乐；使用这台仪器，团队经初赛、成功进入决赛并获二等奖。

一、原理与方法

1.原理：如图1示，置于磁场中的金属弦线切割磁感线，ab两端产生感应电动势；在弦线两端用导线连接形成闭合回路，则回路中将产生感应电流。这就是电磁感应原理。

2.方法：将电磁感应产生的电信号送入功率放大器，功率放大器可将电信号放大并转化为声音信号，通过扬声器发出乐音。

二、仪器与装置

实验仪器与装置如图2示：

在一块木板两端钉两金属螺丝钉，在螺丝钉上连接一根铜线作为弦线，弦线下方放置一块磁性较强的磁铁；弦线两端各连接一根导线，两根导线合并接入一插头；插头插入功率放大器的MIC插口。

具体包括：

木板块——乐器的底座，铜弦线一根，金属螺丝钉两个，连接导线两条，磁铁一块，功率放大器一台。

三、测量与分析

用图3所示的电路对弦线振动产生的交变电流的有效值进行了实测，结果显示电流强度为10-8—10-7A数量级，极其微弱。

将感应电流送入小功率的功率放大器，声音信号微弱。故选用了一台150W的功率放大器，可产生明显可闻的声音信号。

在底座近磁铁端拨动弦线，同时在底座另一端方向按压弦线，可对音阶进行定标。

通过调节弦线的张紧度进行了调音。

四、结论

经过对装置的实际调节表明：

1.弦线的张紧度小一些，手指拨动弦线时产生的声音强度大，但音准差；而弦线的张紧度大一些，声音强度相对小，音准效果更好。

2.磁铁的位置安放在底座中央处时，音阶可调范围较小，且不易定准；所以将磁铁放置在靠近底座的一端，如此音阶可调范围较大，且相对容易定准。

3.利用本装置可以演示电子弦乐的演奏原理，例如电吉他；依此原理同样可以对古筝、琵笆、二胡等弦乐器进行改装、改造，使它们成为电子弦乐器。

由于使用的材料简单，“功放”为成品，除购买磁铁外，几无其它成本。

作者简介：

杨望（1995-），男，贵州安顺人，沈阳大学师范学院物理系2015级本科生。

指导教师：汪柏年（1962-），男，辽宁沈阳人，沈阳大学师范学院副教授，研究方向为光谱学。