Language
Country/Area
No result found
مصادر الصوت المدهشة: هل تعلم كيف تصدر المحاثات والمحولات الضوضاء؟
في حياتنا اليومية، كثيراً ما نسمع أصوات طنين أو هسهسة صادرة من الأجهزة الكهربائية. المصادر الرئيسية لهذه الأصوات غالبًا ما تكون المحاثات والمحولات التي لا نوليها اهتمامًا كبيرًا. تُسمى هذه الظاهرة بالضوضاء المستحثة كهرومغناطيسيًا، والتي تحدث بسبب اهتزاز المواد تحت تأثير القوى الكهرومغناطيسية. في هذه المقالة، سنستكشف سبب إصدار هذه الأجهزة للأصوات وكيفية تفسير هذه الأصوات المربكة.
الضوضاء الناتجة عن الموجات الكهرومغناطيسية هي عبارة عن صوت اهتزازي كبير يحدث بسبب تعرض المواد لتحفيز القوة الكهرومغناطيسية.
الضوضاء الناتجة عن المجال الكهرومغناطيسي، والتي يشار إليها غالبًا باسم ضوضاء الملف، تنشأ من المجالات الكهرومغناطيسية التي تنشأ عند تشغيل الأجهزة الكهربائية. تتسبب هذه المجالات في حدوث اهتزازات دقيقة في المواد الموجودة داخل الجهاز. عندما يكون تردد هذه الاهتزازات بين 20 هرتز و20 كيلو هرتز فإنها تشكل صوتًا مسموعًا. تعتبر المعدات مثل المحاثات والمحولات وبعض المحركات الدوارة هي المنتج الرئيسي لهذا الصوت. يمكن اعتبار هذه الظاهرة الصوتية بمثابة نظير للميكروفونات، التي تصف كيف يمكن للاهتزازات أو الأصوات الميكانيكية أن تسبب اضطرابات إلكترونية غير مرغوب فيها.
المفاهيم الأساسية للضوضاء الكهرومغناطيسية
مصدر القوى الكهرومغناطيسية يكمن في وجود المجالات الكهرومغناطيسية، والتي تشمل القوى الناجمة عن موتر إجهاد ماكسويل، والمغناطيسية، وقوة لورنتز. عندما تنتقل هذه القوى بين وسائط مختلفة، فإنها تسبب تشوه المواد وتنتج اهتزازات وضوضاء مختلفة. عندما تتطابق الترددات الطبيعية للأوضاع البنيوية مع ترددات القوى الكهرومغناطيسية الخارجية، يتم تضخيم هذه الاهتزازات، مما يؤدي إلى أصوات أعلى. وبعبارة بسيطة، هذا الصوت هو صدى المادة الناجم عن التغيرات في المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
الضوضاء الكهرومغناطيسية في المحركات
في المحرك الكهربائي، تسبب القوى الكهرومغناطيسية تغييرات في عزم الدوران، مما يسبب بدوره اهتزازات التوائية في الدوار والثابت. وخاصة في الآلات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، فإن "عزم الترس" هو تغيير كبير يؤدي إلى الضوضاء المحمولة في الهيكل. غالبًا ما يعتمد حجم وشدة هذه الضوضاء على تصميم الجهاز وظروف عمله وخصائص المواد.
تنشأ الضوضاء التي تنتقل عبر الهيكل نتيجة لانتشار اهتزازات محور الدوار. وعندما تؤثر هذه الاهتزازات على الإطار والمحور، يتم توليد ضوضاء إضافية.
الخصائص الصوتية للمحثات والمحولات
في المحث، يتم تخزين الطاقة الكهرومغناطيسية في الفجوة الهوائية للدائرة المغناطيسية، والضوضاء الناتجة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمادة الفجوة الهوائية وهندسة الدائرة المغناطيسية. وينطبق الشيء نفسه على المحولات، حيث يمكن أن يؤدي الانقباض المغناطيسي في الملفات والنواة الرقائقية إلى حدوث اهتزاز وضوضاء عند تغير الحمل. يمكن للمكثفات تخزين الجهد الكهربي كما يمكنها إنتاج تأثيرات كهروصوتية عندما يكون الجهد الكهربي غير مستقر. وهذا ما يسمى بتأثير "المكثف المغني"، وكل ما ينتج عنه مدهش.
طرق تقليل الضوضاء الكهرومغناطيسية
تتضمن التقنيات المستخدمة لتقليل الضوضاء والاهتزازات الكهرومغناطيسية على وجه التحديد تحسينات التصميم، مثل اختيار مجموعات الفتحات/الأقطاب وتصميمات اللف المناسبة، وتجنب الرنين، وزيادة خصائص التخميد للمواد. بالإضافة إلى ذلك، فإن التغييرات التي تطرأ على أجهزة معينة، مثل إضافة طبقة من الغراء إلى جهاز تلفزيون، يمكن أن تقلل بشكل فعال من "ضوضاء الملف". وغالبًا ما تعمل هذه الحلول البسيطة على تحسين تجربة المستخدم بشكل كبير.ركزت التحسينات في التصميم الصوتي على تقليل شدة الإثارة الكهرومغناطيسية وشدة الاستجابة الهيكلية لتقليل الضوضاء.
أمثلة تجريبية ومحاكاة رقمية
لفهم كيفية عمل الضوضاء الكهرومغناطيسية، من المفيد إجراء التجارب أو المحاكاة الرقمية. إن أمثلة التأثيرات الصوتية المختلفة التي تم رصدها عن طريق تحريك مجال مغناطيسي مستمر أو تطبيق تيار تردد متغير لا تعمل على تعزيز فهمنا لتوليد الضوضاء فحسب، بل تعمل أيضًا على تعزيز كيفية حدوث هذه الظواهر عند تطبيق النظرية الفيزيائية الصحيحة.
سواء كان الأمر يتعلق بمعدات ثابتة أو معدات دوارة، فإن وجود الضوضاء الكهرومغناطيسية هو موضوع ضخم ومعقد. إن دراسة وفهم الأصوات التي تنتجها هذه الأجهزة يمكن أن تساعدنا ليس فقط في تحسين الكفاءة في تصميم المحرك، بل وأيضًا في تحسين تجربة استخدام المنتجات المختلفة في الحياة اليومية. ولكن كيف ستؤثر هذه الظواهر على تصميم الأجهزة في المستقبل واستخداماتها؟
