Spécialité Thème Son et musique Chapitre Émetteurs et récepteurs
Principe de fonctionnement d'un haut-parleur et d'un microphone
Mots clés : Microphone, enceintes acoustiques.
I. Position du problème
Un son peut-être perçu directement par un auditeur susamment proche de la source sonore. Lorsque ce n'est pas le cas, l'information sonore peut être transmise de la source vers l'auditeur via une chaîne du son. Dans une chaîne du son, on trouve en entrée un microphone qui capte les sons et, en sortie, un haut-parleur qui les reproduit.
Document 1 : Microphone électrodynamique et haut-parleur électrodynamique.
Document 2 : Force de Laplace
Un conducteur parcouru par un courant électrique d'intensité I placé dans un champs magnétique −→
B est soumis à la force de Laplace−→
F. La règle des trois doigts de la main droite permet de connaitre le sens de la force de Laplace.
F = IBL avec L la longueur de la portion du conducteur placée dans un champs magnétique −→
B et parcouru par le courant d'intensité I.
L'objectif du TP est de comprendre à l'aide de manipulations, le fonctionnement du microphone et du haut-parleur.
II. Analogie microphone - haut-parleur
Matériel : HP, GBF, Latispro.
I Brancher le HP sur le GBF et régler celui-ci sur une fréquence égale à 2 Hz avec une amplitude maximale.
1. Que remarque-t-on ?
2. Peut-on retrouver la fréquence de 2 Hz à l'÷il nu ? Justier.
I Augmenter la fréquence du GBF à 200 Hz en diminuant l'amplitude si besoin pour éviter de faire trop de bruit.
I Brancher le HP au logiciel Latispro.
I Lancer une acquisition.
3. Déterminer la fréquence du signal émis par le HP. Que peut-on dire ? I Débrancher le GBF du HP et laisser les branchements Latispro.
I Reproduire vocalement le son précédent devant le HP et lancer une acquisition.
4. Que remarque-t-on ?
I Brancher un microphone à ultrasons sur le GBF réglé sur 10 kHZ et faible amplitude.
I Approcher une oreille du micro.
5. Que peut-on entendre ? Conclusion :
Lorsqu'on alimente un HP par un GBF, on observe une . . . de la partie centrale du HP.
Il émet alors un son.
Lorsqu'un son arrive sur la membrane du HP celle-ci se met à . . . et engendre une . . . aux bornes du HP.
Le HP est donc un . . . et vice versa.
III. Étude du haut-parleur
6. Par observation d'un vieux HP et d'une pièce métallique (trombone, ciseaux...), identier où se trouvent l'aimant et la bobine de l de cuivre.
7. Quelle est la partie du HP dont le mouvement a une action directe sur l'air pour produire un son ? Conclusion : Le haut-parleur fonctionne essentiellement grâce à deux partie :
un . . . xe
une . . . de l conducteur mobile sur l'axe de l'aimant.
I Brancher le GBF réglé sur une fréquence égale à 2 Hz au montage représenté ci-dessous.
8. Représenter dans chacun des cas, à un instant donné, le sens du courant I, le champs magnétique −→ B et la force de Laplace−→
F générée.
Cas n°1 : U >0 Cas n°2 : U < 0
9. Expliquer le fonctionnement d'un haut-parleur en exploitant l'expérience précédente et le schéma d'un haut- parleur.
10. Le haut-parleur électrodynamique est un transducteur électroacoustique. Rechercher la signication du mot transducteur en général puis celle du transducteur électroacoustique.
IV. Étude du microphone
IRemplacer le GBF du montage précédent par des branchements Latispro permettant de visualiser la tension aux bornes de la bobine.
I Modéliser l'apparition d'un son faisant vibrer la membrane du microphone et lancer une acquisition.
11. Noter vos observations.
12. Quelles sont les deux parties essentielles au fonctionnement du microphone ? Sont-elles xe ou mobile ? 13. Expliquer le fonctionnement d'un microphone en exploitant l'expérience précédente et le schéma d'un micro-
phone.
14. Le microphone est-il un transducteur électroacoustique ?
