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第八章 电磁相互作用及应用
第3节 电话和传感器
“人的声音是通过空气的振动传递的。如果把这一振动转换成电流的强弱而传送，再把电流转换成声音，那么也许能把说的话传送到很远的地方。”1860年，德国的莱斯提出这样的猜想。
1876年，贝尔(Alexander Graham Bell，1847-1922)发明了电话(telephone)，实现了莱斯的梦想。你知道电话是怎样工作的吗？让我们沿着科学家的足迹，探索声与电转换的奥秘吧！
情境导入
1. 声音信息转化为电流信息
根据电磁感应，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线振动时，线圈中会产生
与声音变化相应的感应电流，这样就把
声音转变成了相应的电流变化。
(如图1所示)
知识点
声信息与电信息
1
感悟新知
拓展延伸
新型电话机的听筒与老式的原理相同，只是话筒的原理有所区别，其话筒的原理是利用电磁感应，声音的气流使线圈在磁场中振动，从而产生随声音变化的电流信号，再传送到对方听筒。
2. 电流信息还原成声音信息
如图2 所示，在纸片上撒少许碎纸屑，将线圈的两根引线与电池的两极瞬间接触，线圈中会有电流通过，通电线圈在磁场中会受到磁场力的
作用而振动，从而产生声音，实现
了把电流信息还原为声音信息。
特别提示
原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路，当自己对着话筒讲话时，会从听筒中听到自己的声音，导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话将听筒电路与话筒电路分开，再经过相关电学处理，从听筒中就听不到自己话筒传出的声音了。
3. 电话
(1)1876 年贝尔发明最早的电话，电话的基本组成为话筒和听筒，如图3 所示。
(2)话筒和听筒的连接：甲电话的话筒和乙电话的听筒串联，甲电话的听筒和乙电话的话筒串联。
(3)工作原理
①电话工作理：声信号→电信号→声信号。
话筒
听筒
a. 话筒：对着话筒说话时，引起周围空气振动，空气振动引起话筒中膜片振动，膜片振动时忽松忽紧地压迫炭粒，使话筒中产生随声音振动而变化的电流。
b. 听筒：导线将随声音振动而变化的电流传入听筒，使听筒内电磁铁的磁性强弱发生变化，从而使膜片受到的吸引力发生变化，引起膜片振动，形成声波。
拓展延伸
动圈式话筒：
动圈式话筒的基本原理是电磁感应。
我们已经知道，声音是由物体振动产生的。
我们对着话筒说话时，产生的声波就会引起膜片的振动，膜片的振动就带动了套在磁板上的线圈前后振动，而线圈在磁极中的前后振动切割磁感线，所以就在线圈中产生了电流，这样就把声信号转化为了电信号。
4. 扬声器
(1)结构：永磁体、线圈、锥形纸盆, 如图4 所示。
(2)工作原理：当线圈中有变化的电流通过时，就会受到磁场的作用力而运动，从而带动与线圈相连的纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。
图6 为动圈式话筒的构造示意图。对着话筒说话时，声音使膜片振动，带动线圈在磁场中振动，把线圈两端的导线接入扩音机，就能通过扬声器听到说话的声音。这种话筒应用
的原理是__________。
例1
电磁感应
解题秘方：对比发电机原理来分析。
解析：声音使与膜片相连的线圈在磁场中振动，线圈做切割磁感线运动，从而产生了随声音变化而变化的电流，将声信号转化为电信号，这就是动圈式话筒的工作原理，它利用的是电磁感应原理。
方法提示
分析动圈式话筒，可以运用以下两种方法：
1. 分析法：扩音机的声音来源于变化的电流(电信号)，电信号是由话筒声音振动转换得来的，而气流激起线圈在磁场中运动便产生了感应电流，因此，这种话筒属于应用电磁感应现象。
2. 对比法：通过对比扬声器和动圈式话筒的原理，可以进一步理解这种话筒属于应用电磁感应现象。
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图7 所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化的电流时，线圈受到________力作用，从而带动与线圈相连的纸盆________ ，于是扬声器就发出了声音。
磁场
例2
来回振动
解析：扬声器的线圈中通过变化的电流时，线圈会受到永磁体的磁场力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆振动，将电信号转化成声信号。
深度理解
扬声器的使用是把声音放大传出，因此原理是磁场对通电导体有力的作用，将电信号还原成声信号。
1. 定义 将其他信息转换成电信息的器件，叫做传感器。
2. 应用 传感器在日常生活和高科技领域中，已经有了广泛的应用，如温度传感器、红外传感器、烟气传感器、压力传感器、声音传感器、光传感器、湿度传感器等。
3. 作用 各种传感器组合在一起时，将可以实现奇妙多样的自动控制。
知识点
传感器
2
深度理解
传感器的作用是把非电学量转换为电学量或电路的通断，从而实现很方便地进行测量、传输、处理和控制。
非电学量 电学量
温度 电压
压力 电流
声音 电阻
光照 电容
→传感器→
[多选] 下列说法中正确的是( )
A. 话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将声信号转换为电信号
B. 楼道里的灯只有在天黑并出现声音时才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器
C. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
D. 电子秤所使用的测力装置是温度传感器
例3
解析：话筒工作时把声音信息转换成电流信息，是生活中常用的声音传感器，故A 选项正确；楼道灯由声控开关和光控开关串联后同时控制灯泡的亮与灭，它的控制电路既有声音传感器又有光传感器，故B 选项错误；光敏电阻的阻值随着光照强度的变化而变化，因此它能将光学量转换为电阻这个电学量，故C 选项正确；电子秤利用的是压力传感器，而不是温度传感器，故D 选项错误。
答案:AC
特别提醒
话筒是将声音信号转换为电信号的声音传感器；楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，使用了光传感器和声音传感器；光敏电阻将光学量转换为电学量；电子秤使用的是压力传感器。
1. 【2023·黄冈】如图是动圈式话筒内部结构图。对着话筒说话时，声带________发出声音，使膜片带动线圈做切割磁感线运动，产生的感应电流进入扬声器，将声音放大，改变了声音的________(填“音调”或
“响度”)。线圈切割磁感线运动的
过程中，将________能转化为电能。
振动
响度
机械
课堂训练
2. 【2022·宜昌】如图所示，在扬声器的线圈两端连接干电池，扬声器________持续发声，线圈________持续受到磁场的作用力。(均填“会”或“不会”)
不会
会　
题图中扬声器连接干电池后，线圈中有电流通过，所以线圈会持续受到磁场的力的作用，但由于干电池提供给线圈的是直流电，线圈在磁场中的受力方向不会发生改变，所以线圈不能来回振动，扬声器不会持续发声。
【点拨】
3. 用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 (　　)
A．走廊照明灯的声控开关
B．自动洗衣机中的压力传感装置
C．电饭煲中控制加热和保温的温控器
D．红外报警装置
D
电信息
电话和传感器
传感器
声信息
其他信息
话筒
听筒
课堂小结

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