Description

Etude du haut-parleur

Propriétés

• Un haut-parleur n'émet un son que si il est alimenté en courant alternatif
• Il convertit cette tension en une vibration de sa membrane.

La fréquence des vibrations

• La fréquence de ces vibrations ƒv est égale à la fréquence ƒ du courant qui l'alimente.
  • Plus la fréquence des vibrations de la membrane est grande, plus le son est aigu
  • Plus la fréquence des vibrations de la membrane est petite, plus le son est grave

L'amplitude des vibrations

• Pour une fréquence constante, plus l'amplitude des vibrations est grande, plus le son est intense.
• L'intensité d'un son s'exprime en décibels

Courbe de réponse

La courbe de réponse d'un haut-parleur indique son comportement en fonction de la fréquence.

Comment l'obtenir ? Envoyez au haut-parleur une tension alternative, d'amplitude fixe, de fréquence variable. Simultanément, on mesure l'intensité sonore avec un sonomètre, on trace ensuite la courbe de réponse.

Bande passante

La bande passante est un intervalle de fréquence pour lequel le haut parleur restitue les sons avec une intensité convenable.

En pratique, c'est l'intervalle dans lequel la courbe de réponse atteint un plateau.

Comment fonctionne un haut parleur ?

• La partie fondamentale du haut parleur est constituée d'une bobine dans l'entrefer d'un aimant
• Le mouvement de la bobine se transmet à la membrane.

Comment montrer expérimentalement les propriétés de l'interaction aimant-conducteur ?

• Tout conducteur électrique non-ferreux parcouru par un courant électrique et placé à proximité d'un aimant est soumis à une force électromagnétique.
• Conséquence : la bobine du haut-parleur, parcourue par un courant électrique et proche d'un aimant, subit un déplacement.
• Le courant étant alternatif le mouvement de la bobine varie, la membrane vibre donc
• La valeur F de la force électromagnétique est proportionnelle à l'intensité du courant F = k x I avec I en Ampères, k en Newton par ampère, F en Newton (N)
• Le sens de la force électromagnétique change avec le sens du courant

La stroboscopie d'un mouvement périodique

• Un stroboscope est une source de lumière qui émet des éclairs à des intervalles de temps Te réguliers, et à la fréquence ƒe
• La persistance rétinienne: L'œil n'est capable de sépare deux images successives que si l'intervalle de temps qui les sépare est supérieur à 0.1s (donc si la fréquence du phénomène observé est inférieure à 10 Hz)
• Donc l'utilisation du stroboscope n'a d'intérêt que si on utilise des fréquences supérieures à 10Hz.

Conseils pour l'observation stroboscopique

Elle s'avère nécessaire lorsque la période du phénomène observé est inférieure à 0.1s (notre persistance rétinienne)

On la réalise le plus souvent dans l'obscurité.

La stroboscopie d'un mouvement circulaire uniforme

Notations : La période du phénomène observé est notée T, celle du stroboscope Te

• La plus grande fréquence ƒe des éclairs permettant d'observer l'immobilité apparente est égale à la fréquence du mouvement périodique étudié.
• Expérimentalement, on fait tourner un disque avec une pastille verte dessus le tout éclairé par un stroboscope dont on diminue la fréquence depuis une valeur élevée. Lorsque l'on voit la pastille toujours à la même place, c'est que la fréquence des éclairs est identique à la fréquence du phénomène observé ƒe = ƒ
• Si on observe :
  • une immobilité apparente alors Te = k x T, avec k un entier naturel
  • Un mouvement apparemment ralenti :
    • dans le sens du mouvement réel alors Te est très légèrement supérieure à T (ou kT )
    • dans le sens contraire du mouvement réel, alors Te est très légèrement inférieure à T ( ou kT)

Conseils pour les exercices

• Toujours se demander si le mouvement est bien circulaire uniforme
• Réaliser des dessins du phénomène en indiquant toujours le sens du mouvement réel
• Toujours veiller à convertir les périodes en secondes