Application : le haut-parleur - Cours de Physique Chimie avec Maxicours

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Application : le haut-parleur

Objectif : Lorsqu’un conducteur parcouru par un courant électrique se trouve au voisinage d’un aimant ou d’un électroaimant (champ magnétique), celui-ci subit une force qui le met en mouvement.
Le haut-parleur électrodynamique fonctionne en utilisant cette propriété.
De quoi est composé un haut-parleur ? Comment fonctionne-t-il ?
1. Schéma en coupe d’un haut-parleur

Le haut parleur électrodynamique est constitué principalement :
• d’un aimant circulaire ;
• d’une bobine circulaire mobile placée autour d’un des pôles de l’aimant ;
• d’une membrane reliée à la bobine ;
• d’un « saladier » ou support qui contient l’aimant, la bobine et la membrane.
Les fils de la bobine sont connectés à la sortie du haut-parleur.

Le champ magnétique créé par l’aimant est perpendiculaire en tout point au courant qui circule dans chacune des spires.

2. Principe de fonctionnement du haut-parleur
a. Force de Laplace

Lorsqu’un courant continu circule dans les spires, il se créé une force appelée force de Laplace. Cette force n’existe que lorsque les spires sont plongées dans un champ magnétique.
La valeur de cette force est proportionnelle à l’intensité du courant I, à la valeur du champ magnétique B et à la longueur L du conducteur qui subit la force.

On écrit : F = I.L.B  lorsque le champ magnétique et le courant sont perpendiculaires.
F est exprimé en newton (N), I en ampère (A), L en mètre (m) et B en tesla (T).

La direction et le sens de cette force dépendent de la direction et du sens du champ magnétique et du sens du courant dans les spires.
Ils sont déterminés par la règle des trois doigts.

b. Mouvement de la membrane

Dans le haut-parleur électrodynamique, la bobine de fil n’est pas reliée à un générateur de courant continu, mais à un générateur de tension alternative (qui n’est pas forcément sinusoïdale).
Lorsque le courant circule dans la bobine, la force de Laplace créée est orientée dans un sens puis dans l’autre.
La bobine se déplace dans un mouvement de va-et-vient, à la même fréquence que la fréquence de la tension alternative.
La membrane du haut-parleur, qui est reliée à la bobine, vibre donc à la même fréquence que la fréquence de la tension.

L’énergie électrique a été transformée en énergie mécanique.

c. Transmission d’un son

La membrane vibrante se trouve au contact de l’air. Le mouvement de va-et-vient de cette membrane met l’air environnant en vibration.
Une alternance de surpressions et de sous-pressions se propage.
Un son se propage dans l’air.

L’énergie mécanique a été transformée en énergie sonore.

L’essentiel
Le haut-parleur électrodynamique est constitué d’un aimant et d’une bobine mobile qui se déplace autour de cet aimant.
L’énergie électrique est transformée en énergie mécanique puis en énergie sonore.


 

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