SOS physique-chimie

Bonjour à tous.

Je me suis lancé dans une activité d'introduction aux émetteurs et récepteurs sonores. J'ai plusieurs questions auxquelles j'ai répondu, j'aurai juste besoin de votre avis sur ces réponses, histoire que je ne parte pas sur de mauvaises bases.

1) Dans un premier temps, je me lance dans une comparaison des rôles d'un microphone et d'un haut parleur avec ceux de l'appareil vocal et de l'oreille humaine.
Après une petite recherche, j'ai réussi à construire ce schéma :

Voix ( émet ondes sonores ) --> Microphone ( convertit onde sonore en signal éléctrique ) --> Haut parleur ( convertit signal électrique en onde sonore ) --> Oreille ( récepteur onde sonore ). Mais je ne leur trouve pas de points communs ou de différences.

2) J'ai cherché le principe de fonctionnement d'un microphone et d'un haut parleur électrodynamiques. Le microphone est constitué de deux éléments essentiels à son fonctionnement : une bobine et un aimant. Une membrane souple placée sur la bobine capte les vibrations de l'air engendrées par l'onde sonore. Cela entraine la création d'une tension électrique aux bornes de la bobine. Le haut parleur, tout comme le microphone, est constitué d'une bobine mobile et d'une membrane. Il transforme un signal audio ( ou une énergie électrique, mais je ne suis pas sur que ça fonctionne ) en énergie mécanique. Puis il transforme cette dernière en énergie acoustique, grâce à la membrane. On a donc, uniquement dans le haut parleur, un transfert d'énergie lorsque l'on passe du signal audio à l'énergie mécanique, puis à l'énergie acoustique.

Enfin, je me suis intéressé aux enceintes acoustiques et casques audio. J'ai découvert que, dans une enceinte acoustique, il existe deux types d'ondes : les ondes avants et arrières, qui peuvent s'annuler car elles sont en opposition de phase : elles se superposent. Pour éviter ce phénomène, il existe une technique qui consiste à supprimer les ondes arrières en fixant l'haut parleur sur un support infini constitué d'une plaque de grande dimension. Il permet de séparer les ondes avants et arrières et empeche leur superposition. Mais il existe une seconde solution : inverser les ondes arrières vers l'avant tout en les déphasant de 180° ( un peu flou dans mon esprit cette expérience ). Il empeche lui aussi l'annulation des ondes arrières et avants.

3) Par ailleurs, j'ai vu qu'on faisait des tests sur les enceintes, et ça m'a intrigué. On fait des tests sur les composantes de l'enceinte : qualités des hauts parleurs, des filtres, des matériaux, des formes et des volumes. On les réalise dans des chambres sourdes pour absorber les réflexions sonores.

Pour terminer, j'ai recherché les critères de qualités d'une enceinte acoustique, et, par la même occasion, d'un casque audio. Pour une enceinte, j'ai trouvé 4 critères principaux : la vibration du coffret, la pureté des graves, le rendement et la directivité. Pour un casque audio, j'ai plus de mal à trouver ses critères de qualité. Peu-etre le confort, pour supporter la bonne tenue sur les oreilles, mais je n'ai pas trouvé d'autres choses.

Pourrai-je avoir un avis sur mes observations, savoir si j'ai égaré certaines notions, et pourriez vous me compléter dans ce cas ? Merci d'avance.

Céline.

Bonjour.

Je me suis lancé dans une activité d'introduction aux émetteurs et récepteurs sonores.

Vous n'avez aucune consigne ?

Voix ( émet ondes sonores )

ce sont les cordes vocales qui émettent des sons c-à-d des ondes sonores.

Mais je ne leur trouve pas de points communs ou de différences.

Que voulez-vous dire ?

Cela entraine la création d'une tension électrique aux bornes de la bobine

Certes mais quel est le phénomène qui permet de créer cette tension ?

On a donc, uniquement dans le haut parleur, un transfert d'énergie lorsque l'on passe du signal audio à l'énergie mécanique, puis à l'énergie acoustique.

Exact mais c'est la même chose pour un micro : l'énergie mécanique es transformée en énergie électrique.

il existe deux types d'ondes : les ondes avants et arrières, les ondes avants et arrières, qui peuvent s'annuler car elles sont en opposition de phase : elles se superposent.

Très ambigu. Ce sont des ondes sonores qui ont des directions différentes et comme pour toutes les ondes il peut y avoir diffraction ou interférences. Dans le cas que vous évoquée il s'agit d'interférences.

Pour une enceinte, j'ai trouvé 4 critères principaux : la vibration du coffret, la pureté des graves, le rendement et la directivité

Certes mais savez vous expliquer ce dont il s'agit ?

Non, je me suis avancé, et je souhaite aborder mon prochain chapitre de moi même, histoire d'être moins perdue.

Mon but premier était de comparer les différents composants de chacun des quatre appareils. Pour les comparer, je pensais chercher des points communs ou des différences entre eux

C'est le phénomène d'induction électromagnétique ?

D'accord donc pour le micro, l'énergie mécanique correspond aux vibrations de l'air causées par l'onde sonore ?

J'ai quelques informations sur les principaux tests sur les enceintes acoustiques :

- La vibration du coffret correspond à l'action du haut parleur sur la caisse de l'enceinte acoustique, ce qui entraine une vibration. Si la fréquence et la puissance sont trop élevées, le phénomène devient dérangeant pour l'appareil auditif.
- La pureté des graves, c'est la mesure des déformations causées par les harmoniques sur trois fréquences fondamentales du grave ( 40, 50 et 60 Hz ).
- Le rendement est le niveau sonore qu'une enceinte est capable de restituer lorsqu'on lui envoie une puissance équivalente à 1 watt.
- La directivité, je la comprends à l'aide de cette exemple : des enceintes avec une faible déperdition latérale auront une zone d'écoute stéréo et " Home Cinéma " vaste et confortable.

Auriez vous des informations concernant le casque audio ?

Bonjour et félicitation pour cette approche active.

C'est le phénomène d'induction électromagnétique ?

Oui, c'est ce phénomène qui permet de produire de l'électricité dans toutes les centrales quelles soient hydraulique, thermique ou nucléaire sans oublier les éoliennes. Pour illustrer de façon qualitative : lorsque que l'on approche un aimant à proximité d'un fil conducteur (métallique) il apparait, pendant l'approche, dans ce fil un courant électrique qui cesse lorsque l'amant est immobile ; lorsque l'on éloigne cet aimant il apparait un courant qui circule dans le sens opposé à celui correspondant à l'approche. Toujours pour prolonger cette approche pragmatique du phénomène d'induction, lorsqu'un courant circule dans un fil, apparait au voisinage un champ magnétique.
Pour "profiter" de cet effet le fil est enroulé sous forme de bobine de cette façon l'intensité du phénomène est beaucoup plus grande. L'aimant a une forme particulière ce qui permet à la bobine de se déplacer dans le champ magnétique créée par cet aimant.
Dans l'exemple du microphone électrodynamique ou du haut parleur la bobine est solidaire de la membrane lorsque l'onde sonore met en vibration la membrane la bobine elle aussi vibre au voisinage de l'aimant, il apparait donc dans le fil de cette bobine un courant alternatif reproduisant les vibrations de la membrane et donc reproduisant fidèlement l'onde sonore.

D'accord donc pour le micro, l'énergie mécanique correspond aux vibrations de l'air causées par l'onde sonore ?

Oui et cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique. A ce propos un dispositif qui permet comme le micro ou le HP une telle tranformation est appelé traducteur.
Une des qualités essentielle d'un HP est sa bande passante, c'est-à-dire le domaine de fréquence qu'il est capable de reproduire sans modification des niveaux sonores des différentes fréquences reproduites, sans par exemple atténuer les sons de fréquences graves ou aigus.
Au sujet de la directivité il s'agit de l'angle d'ouverture de l'onde sonore émise par le HP elle dépend de la forme de la membrane et de la longueur d'onde (donc de la fréquence). Avec un angle d'ouverture grand, le confort d'écoute ne dépend pas de l'endroit où l'on est.

Auriez vous des informations concernant le casque audio ?

Comme le casque englobe les oreilles, la qualité essentielle est sa bande passante.

- Le rendement est le niveau sonore qu'une enceinte est capable de restituer lorsqu'on lui envoie une puissance équivalente à 1 watt.

C'est pour être plus précis la grandeur qui compare la puissance acoustique émise à la puissance électrique "envoyée".

Merci beaucoup de vos explications, j'ai de quoi me faire un bon dossier pour aborder ce nouveau chapitre plus sereinement.

Cordialement !

Céline.