Как бы мы ни усиливали электрические колебания низкой частоты, имеющийся в нашем распоряжении головной телефон (наушник) не обеспечит достаточной громкости воспроизведения звука. Это объясняется особенностями конструкции телефона и, в первую очередь, тем, что его мембрана имеет очень маленькую площадь и в процессе колебаний «захватывает» сравнительно небольшой объем воздуха.

Получить мощные звуковые колебания можно с помощью громкоговорителя. В настоящее время наиболее широкое распространение получили эллиптические и круглые электродинамические громкоговорители с постоянными магнитами (рис. 83). Остовом такого громкоговорителя является штампованный металлический корпус, на котором закреплен постоянный магнит и диффузор.

Диффузор штампуют из специальной массы, которая после высыхания несколько напоминает плотную бумагу. К вершине диффузора прикреплен бумажный цилиндр, который служит каркасом для так называемой звуковой катушки. Звуковая катушка обычно содержит 20-50 витков медного провода диаметром 0,1-0,5 мм, намотанных в один, а иногда и в два слоя. Начало и конец звуковой катушки подпаяны к небольшим медным заклепкам, укрепленным непосредственно на диффузоре. Для соединения с катушкой от заклепок сделаны отводы из гибкого многожильного провода.

Важной характеристикой динамического громкоговорителя является сопротивление его звуковой катушки для постоянного тока Rзв, которое у большинства громкоговорителей лежит в пределах от 2-3 ом до 10-15 ом (лист 127).

Однако при расчетах и измерениях в большинстве случаев учитывается не Rзв, а полное (с учетом индуктивности) сопротивление катушки для частоты 400 гц. Как правило, полное сопротивление всего лишь на 10-20% превышает сопротивление катушки постоянному току. Поэтому в радиолюбительской практике при расчетах можно пользоваться величиной Rзв, которую легко определить с помощью обычного омметра.

Динамический громкоговоритель

Звуковая катушка помещается в сильное магнитное поле постоянного магнита. Нам уже известно, что если через катушку пропустить электрический ток, то она сама создаст магнитное ноле, которое будет тем сильней, чем больше величина тока. От направления этого тока зависит расположение магнитных полюсов катушки. Так, например, при одном каком-нибудь направлении тока катушка притягивается к северному полюсу постоянного магнита, при обратном направлении тока катушка отталкивается от северного полюса магнита.

Если пропустить через звуковую катушку громкоговорителя переменный ток, то, взаимодействуя с постоянным магнитом, она будет двигаться то в одну, то в другую сторону, следуя за всеми изменениями тока. Совершенно очевидно, что вместе с катушкой будет двигаться и диффузор, увлекая за собой окружающий воздух. Движение диффузора создает колебания воздуха, которые по частоте и по силе будут соответствовать току в звуковой катушке.

Чем больше ток, протекающий по звуковой катушке, тем сильнее колеблете я диффузор, тем громче создаваемый им звук. Однако беспредельно увеличивать ток в звуковой катушке нельзя: если превысить ток, допустимый для данного типа громкоговорителя, то громкоговоритель будет «перегружаться» и звук будет воспроизводиться с сильными искажениями. Очень большая перегрузка громкоговорителя может совсем вывести его из строя: может сгореть звуковая катушка, а при сильных «толчках» тока диффузор может повредиться.

Для каждого типа громкоговорителя существует максимальная электрическая мощность, которую можно подвести к звуковой катушке, не вызывая сильных искажений звука. Этой мощности, выраженной в ваттах, соответствует первая цифра в названии громкоговорителя.

Параметры громкоговорителей

Так, например, громкоговоритель 0,5ГД-5 имеет максимальную мощность 0,5 вт, 1ГД-9 - рассчитан на 1 вт, 5ГД-14 - на 5 вт, и т. д. Совершенно очевидно, что если громкоговоритель рассчитан на мощность 1 вт, то он будет работать без искажений и при меньшей мощности. Наиболее часто встречающиеся в наименовании громкоговорителя буквы «ГД» означают «громкоговоритель динамический», а последняя цифра указывает тип громкоговорителя (лист 127).

Однако не вся электрическая мощность, подводимая к громкоговорителю, расходуется на создание звуковых колебаний - часть ее теряется на нагревание проводов звуковой катушки, на механические потери в диффузоре и т. п. Для большинства типов громкоговорителей мощность звуковых колебаний в несколько десятков раз меньше, чем подводимая электрическая мощность. Электрическая мощность, подводимая от усилителя к звуковой катушке громкоговорителя, - это и есть так называемая выходная мощность усилителя низкой частоты. Следует заметить, что первая цифра в названии громкоговорителя относится не к мощности звуковых колебаний, а именно к электрической мощности, которая от усилителя НЧ подводится к звуковой катушке.

При одной и той же выходной мощности преобразование электрической энергии в звуковые колебания происходит значительно эффективнее, когда громкоговоритель закреплен на акустическом экране - специальной доске из дерева или толстой фанеры, которую радиолюбители часто называют отражательной доской. Громкоговоритель, установленный на отражательной доске, работает не только громче, но и лучше воспроизводит все звуковые частоты, особенно низкие («басы»). Еще лучше и громче будет работать громкоговоритель, если его вместе с акустическим экраном («отражательной доской») установить в ящик.

Зная мощность Рзв, подводимую к громкоговорителю, и сопротивление его звуковой катушки Rзв, можно легко подсчитать ток в звуковой катушке Iзв и напряжение на ней Uзв (лист 128).

Вопрос о том, какой громкоговоритель применить в приемнике или усилителе и какую подвести к нему мощность, должен решаться в зависимости от требований, предъявляемых к данной установке. Так, например, головной телефон удовлетворительно работает при мощности менее 1 мвт (1 мвт - 0,001 вт). Для карманного приемника с громкоговорителем можно ограничиться выходной мощностью 20-50 мвт. В небольшом помещении стационарный приемник звучит достаточно громко при выходной мощности 200 мвт (0,2 вт). Простейшие промышленные приемники имеют выходную мощность 0,5-1 вт, а более дорогие - до 3-8 вт. В усилителях, предназначенных для озвучания больших помещений, например в установках звукового кино, выходная мощность может достигать нескольких сот ватт, а усилители низкой частоты на больших радиоузлах имеют мощность несколько киловатт (1 квт = 1000 вт).

Получение необходимой мощности - это лишь одно из требований к усилителю НЧ. Другое важнейшее требование можно коротко сформулировать так: усилитель должен работать без заметных искажений.