浅谈应用高中物理知识制作手工扬声器

赵远铮

摘 要：本文主要以浅谈应用高中物理知识制作手工扬声器为重点进行阐述，结合手工扬声器实际组成结构为依据，首先分析扬声器基本组成结构，包括电动体系、机械体系，其次从材料的准备、制作流程、扬声器后壳的设计几个方面深入说明并探讨应用高中物理知识制作手工扬声器的有效思考，进一步强化高中物理知识在手工扬声器制作中的使用效率，凸显物理知识与实际生活的紧密关联，旨意在为相关研究提供参考资料。

关键词：高中物理;手工扬声器;制作思路

扬声器为使用最为广泛的电子类产品，也是一种播放音乐的工具，按照高中所学的物理知识，尝试制作手工扬声器，关键是呈现物理规律变化，了解扬声器发声原理，挖掘扬声器中包含的物理定律，通过分析与研究，以下为笔者针对应用高中物理知识制作手工扬声器给予的相关分析与建议。

1 扬声器基本组成结构

按照扬声器的单元结构，主要涉及三个系统，电动体系、机械体系以及声波生成和传播体系，其中电动体系设计音圈、中心导磁柱、磁铁和上下导磁板;机械体系涉及音圈和粘结骨架、支撑振动的悬置体系、托架以及防尘帽;声波生成和传播体系涉及振膜与振膜前后空气。结合电磁感应定律，若在音圈两端流通电流，势必会在导磁柱与磁铁之间产生磁场，进而生成洛伦兹力，且音圈处于洛伦兹力的作用之下进行运动[1]，带动振膜加以振动，这样振膜振动会推动前后空气，生成压力，同时按照声波模式传递出来。因为声波生成和传播体系研究需求的物理知识相对繁琐，所以我认为只需要按照电动体系和机械体系之间的物理关系完成手工扬声器的制作。

1.1 电动体系

手工扬声器电动体系存在的作用便是借助电能促使电线圈进行运动，这一个过程可以和电路相等同，在音圈上加载一定角频率的电压之后，音圈可以在电阻的影响下生成电流，如果磁场强度与线圈长度固定，那么按照电磁感应定律，可以计算磁场给予通电线圈产生的洛伦兹力，与此同时音圈处于洛伦兹力的影响下运动，正在运动的线圈便会在磁场中生成感应电动势，且音圈两侧会生成电感。

1.2 机械体系

音圈处于洛伦兹力的影响下运动在磁场中，同时带动振膜进行运动，扬声器单元中的悬置体系便是通过振膜提供阻尼以及对应的支撑力，将其视作弹簧与阻尼，若振膜质量与振动位移、速度与加速度都被固定，便可以按照牛顿第二定律保持动能守恒。所以扬声器内部的电动体系以及机械体系都建立在法拉第电磁感应定律以及牛顿第二定律中，初步完成手工扬声器的结构布设。

2 应用高中物理知识制作手工扬声器的有效思考

2.1 材料的准备

手工扬声器的制作材料涉及到以下：磁铁、音圈、悬置、振膜与箱体材料，按照实验流程完成材料的选择。我认为可以把U型马蹄铁视作磁体材料、铜线绕制形成音圈、卡片卷形成卡片筒，其中悬置材料用来对音圈进行固定、和废旧的CD连接、振膜材料选择报纸片，包括打印纸、废旧鞋盒作用在箱體材料上[2]。

2.2 制作流程

手工扬声器体系要包括几个流程：其一，借助铜线绕制音圈在卡片筒上，双层绕制需要100匝、音圈长度设置为10厘米;

其二，制作卡片筒促使音圈保持固定，同时把音圈粘贴在卡片筒上;

其三，卡片筒中粘贴废旧的CD;

其四，将鞋盒的一侧中心点视作圆心，取半径1/4长度的圆形区域进行剪切;

其五，把薄纸片与废旧的CD粘贴在一起;

其六，把U型马蹄铁放置在鞋盒低端，把粘贴的音圈、薄纸片、CD鞋盒盖安放在马蹄铁中心位置，把鞋盒进行封闭，最终得到手工扬声器，并且对线圈进行音乐信号的加载，确保手工扬声器可以正常的工作。在经过一系列的操作之后，可以初步完成扬声器的结构体系。

2.3 扬声器后壳的设计

对于扬声器的后壳，也称为后盖，其主要作用便是防磁，以免磁铁朝向外对磁场产生辐射。一般情况下的无线电广播以及电视往往是借助空间辐射电磁波的模式进行声音图像信息的传送，假如音箱和电视、计算机等电气会受到磁波或者磁卡的干扰，影响到磁场信息的接收成效。与此同时电视机屏幕电脑的显示器磁场都会影响到屏幕的播放，所以手工扬声器的制作，需要引进防磁型，建立在后磁以及后壳共同作用的基础之上，后壳可以把后磁铁的S极磁力以自身导磁反馈到铁片增强磁极的磁力，证明后壳不仅是可以吸磁，还可以把吸收的磁铁进行科学利用，也就是吸磁与导磁的作用[3]，所以在扬声器制作过程中，应该把后壳的厚度与铁心以及铁片厚度设置相同，后壳材质和对应的厚度也存在一定的需求，相同的材质，厚一些的后壳可能具备更强的吸磁能力，由此完成扬声器后壳的设计。

3 结束语

综上所述，应用高中物理知识制作手工扬声器研究课题的开展具有十分重要的现实意义和价值。我认为高中物理知识存在诸多的奇妙之处，且可以利用这些知识进行创新和设计，甚至作用在手工扬声器的制作上。按照扬声器的基本组成结构以及声音再次播放的电动体系、机械体系以及声波产生与传播体系，对于手工扬声器的制作，要借助法拉第电磁感应定律以及牛顿第二定律研究扬声器电动体系以及机械体系，之后在实验室中制取铜线、废旧的CD和鞋盒等工具，构建完整的扬声器结构，在一系列的实践操作中便可以完成手工扬声器的制作。

参考文献：

[1] 赵连生.做好物理实验教学法在高中物理教学中的应用[J].好家长，2019（5）.

[2] 张志学.高中物理“微课”教学应用探索[J].高中数理化，2017（6）：29-29.

[3] 刘皓月.高中物理知识在生活中的应用研究[J].数理化解题研究，2017（4）.