Почему электрические устройства, питаемые переменным током, издают звук?

Недавно я пытался заниматься, когда заметил, что поблизости гудит флуоресцентная лампа. Из-за этого я начал думать о звуке от электрических компонентов. В прошлом я собирал кристаллические радиоприемники из этих комплектов «на защелках», и однажды я подключил двигатель постоянного тока вместо динамика во имя эксперимента. Мотор работал на удивление хорошо, как тихий динамик.

Они могут быть связаны с разными принципами, но почему обычный двигатель постоянного тока может работать как динамик и почему гудят люминесцентные лампы?

Вы должны попробовать это с модифицированной синусоидой от инвертора, который идет к вашему автомобилю. Вы получите еще больше шума.
Быстрое исследование предлагает более простой ответ на проблему с люминесцентной лампой, чем я ожидал. А вот про двигатели постоянного тока ничего интересного не нашел. Я отредактирую свой вопрос, когда смогу.
@SamGallagher Это довольно интересная статья. Спасибо, что поделился! Я не уверен, что догадался бы, что в Википедии может быть страница об этом.

Ответы (2)

Вы знаете, что звук — это механические волны, которые распространяются в воздухе (или в твердых телах, или в жидкости, но звук, который мы слышим, достигает наших ушей через воздух).

С другой стороны, любой движущийся объект, погруженный в воздух, будет перемещать воздух вокруг себя так, как это связано с его собственным движением. Это движение воздуха есть не что иное, как звуковые волны (вы можете их не слышать, если они низкочастотные или малоинтенсивные, но они существуют). Итак, если вам удастся определенным образом переместить какой-либо объект, погруженный в воздух, вы будете издавать звук.

В случае люминесцентных ламп «объект, погруженный в воздух» — это балласт, присутствующий в каждой (старой) лампе, а сила, которая заставляет ее двигаться для создания звука частотой 50 или 60 Гц, обусловлена ​​создаваемым ею магнитным полем. из-за протекающего через него переменного тока. Этот переменный ток, как следует из его названия, чередуется с частотой 50 или 60 Гц (в большинстве стран), поэтому результирующее «движение объекта, погруженного в воздух» имеет ту же частоту, что и производимый звук. пианино вы можете проверить ноту звука . Он должен быть около G для страны с частотой 50 Гц и около B для страны с частотой 60 Гц.

В случае с динамиком "погруженным в звук объектом" является диффузор динамика и он специально разработан для получения максимально возможного движения с использованием минимально возможного электрического сигнала (ну, это не единственное, чего мы хотим в динамик, но грубо говоря он есть). В этом случае сила, которая перемещает конус динамика, опять-таки обусловлена ​​магнитным полем, создаваемым катушкой внутри динамика.

Если вы замените динамик двигателем постоянного тока, ротор будет «объектом, погруженным в воздух» и будет чувствовать силу так же, как и динамик, из-за магнитного поля, создаваемого катушками двигателя. Он не будет вращаться, потому что звуковой сигнал радио не имеет составляющей постоянного тока, и вы не сможете увидеть его движение, потому что это, безусловно, будет очень маленькое движение. Но он будет двигаться достаточно, чтобы издавать звук (вероятно, с гораздо меньшей интенсивностью, чем динамик).

Но я все еще не уверен, что понимаю, почему ротор двигателя издает звук. Магнитное поле в динамике вызывает линейное смещение конуса динамика, а поле в двигателе вызывает вращение. В случае с динамиком именно конус вызывает мельчайшие пневматические ударные волны. Какая часть симметричного стержня будет иметь такой же эффект?
Вы предполагаете, что, возможно, сама катушка ротора вращается вперед и назад подобно линейному движению конуса динамика?
Ротор не является идеальным цилиндром, внутри корпуса двигателя он имеет очень сложную форму с магнитами или катушками, которые могут идеально вытеснять воздух для получения звука. На самом деле, если вы прикрепите вентилятор к ротору, он, вероятно, будет звучать громче (это должен быть очень легкий вентилятор, если он тяжелый, вы можете получить противоположный эффект, так как ротор будет двигаться меньше).
Извините, я должен был уточнить свой комментарий. Я разбирал двигатели постоянного тока раньше, поэтому я знаю, что они не идеальные цилиндры. Я спрашивал, вызывает ли эффект колебательное вращение, а не колебательное линейное движение. Однако, читая ваш последний комментарий, я вижу, что это действительно то, что вы предлагали.

Многие устройства с питанием от переменного тока используют магниты — катушки проволоки, намотанные на железные сердечники. Электродвигатели, все, что имеет трансформатор, магнитные балласты в газоразрядных светильниках и старые люминесцентные светильники и т. д.

Все вышеперечисленное может производить шум на частоте, кратной частоте сети, за счет магнитострикции .