LE ON N 6
L E C O U R S
ApprApprendrendree
onique
lectronique
ll lectr
tant de z rroo
en partant de z
en par
Haut-parleurs
Le haut-parleur est un composant lec-
trom canique, utilis pour transformer
les tensions alternatives, comprises
entre 20 000 et 20 000 Hz en vibra-
tions acoustiques qui, en se r pandant
dans lair, seront ensuite capt es par
nos oreilles. Ces tensions alternatives
pourront tre pr lev es la sortie dun
amplificateur ou dun radior cepteur
par exemple.
Comme vous pouvez le remarquer en
obser vant la coupe de la figure 174,
un haut-parleur est compos dune
membrane en forme dentonnoir, au
centre et larri re de laquelle est mon-
t e une bobine compos e dun certain
nombre de spires.
Cette bobine est libre de bouger lin-
t rieur dun noyau magn tis . Lors-
Pour transformer les vibrations sonores de tous les signaux basse
fr quence compris entre 20 Hz et 20 000 Hz et permettre ainsi
notre syst me auditif de les entendre, il est n cessaire dutiliser des
composants sp cifiques appel s haut-parleurs ou casques.
Lenroulement dexcitation, appel bobine mobile, pr sent lint rieur
des haut-parleurs, a une valeur dimp dance g n ralement de 8 ou
de 4 ohms, tandis que celui pr sent dans les casques a une valeur
dimp dance qui peut tre gale, toujours g n ralement 32, 300
ou 600 ohms.
Il existe dans le commerce des haut-parleurs universels, capables de
reproduire avec une bonne fid lit , la gamme enti re des fr quences
audio allant de 20 Hz jusqu 20 000 Hz.
Il existe galement des haut-parleurs construits exclusivement pour
la hi-fi, tous capables de reproduire une gamme limit e de fr quences,
cest- -dire, seulement les fr quences des notes Basses, Moyennes
ou Aigu s.
Pour que ces haut-parleurs hi-fi re oivent la seule gamme de fr -
quences quils sont capables de reproduire, ils doivent tre reli s
lamplificateur travers des filtres appel s cross-over. Ceux-ci sont
compos s dinductances et de capacit s calcul es en fonction de la
valeur de limp dance de la bobine mobile qui, comme nous lavons
dit, peut tre de 8 ou 4 ohms. Vous trouverez dans cette le on toutes
les formules pour calculer les filtres cross-over ainsi que quelques
exemples de calcul pour des filtres deux ou trois voies.
La fonction oppos e celle des haut-parleurs, cest- -dire celle qui
permet de transformer toutes les vibrations sonores en tension lec-
trique, sop re gr ce un autre composant appel microphone.
quelle est polaris e par une tension
de polarit identique celle de laimant,
par exemple Nord-Nord, la membrane
est repouss e vers lext rieur. Au
contraire, si elle re oit une polarisation
oppos e, par exemple Nord-Sud, la
membrane est attir e vers lint rieur.
Sachant quun signal basse fr quence
est compos de demi-onde positives
100 Hz
ONDE SONORE 100 Hz
300 Hz
ONDE SONORE 300 Hz
Figure 174 : Une bobine mobile est
plac e dans un aimant au centre et
larri re du c ne dun haut-parleur. En
appliquant une tension alternative
cette bobine, on obtient une oscillation
du c ne de m me fr quence.
Figure 175 : Si on applique cette bobine une tension alternative de 100 Hz ou
de 300 Hz, la membrane du haut-parleur vibrera la m me fr quence, en produisant
une onde sonore qui se r pandra dans lair.
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et de demi-onde n gatives, lorsque la
bobine re oit ce signal, la membrane
commence osciller avec la m me fr -
quence que la tension qui la excit e
et produit une onde sonore.
Contrairement ce que lon pourrait
croire, le mouvement doscillation de
la membrane ne provoque aucun d pla-
cement dair, comme le feraient les
h lices dun ventilateur, mais il g n re
une compression et une d compres-
sion des mol cules dair qui, en vibrant,
provoquent un son (voir figure 175).
En effet, comme chacun sait, le com-
bin du t l phone appuy sur loreille
n met aucun d placement dair mais
seulement des vibrations qui excitent
les mol cules dair, per ues comme un
son par notre oreille.
Pour constater le d placement de la
membrane dun haut-parleur lorsquon
applique une tension aux p les de la
bobine, reliez une pile de 4,5 volts aux
deux broches pr sentes sur la face
arri re du haut-parleur.
Si vous reliez cette pile aux broches du
haut-parleur en respectant sa polarit
(voir figure 176), la membrane se d pla-
cera vers lext rieur. Si vous invertis-
sez la polarit de la pile (voir figure 177),
vous pourrez remarquer que la mem-
brane se d place vers lint rieur.
Plus le diam tre du haut-parleur est
important, plus loscillation de sa mem-
brane est grande.
On trouve dans le commerce beaucoup
de types de haut-parleurs, avec des
c nes ronds ou elliptiques et de diff -
rents diam tres.
Les haut-parleurs de petit diam tre,
capables de d biter des puissances
comprises entre 1 et 2 watts, sont
g n ralement utilis s dans les radios
portables car leur bobine mobile nac-
cepte pas de signaux sup rieurs envi-
ron 3 volts.
Les haut-parleurs de dimensions l g -
rement plus grandes, utilis s dans les
t l viseurs, les radios normales ou les
magn tophones, sont capables de d bi-
ter des puissances comprises entre 5
et 10 watts et leur bobine mobile
accepte des signaux ayant une ampli-
tude maximale denviron 8 volts.
et pouvant atteindre 10 000 ou
12 000 Hz maximum. Ces haut-parleurs
r ussissant reproduire, avec une
bonne fid lit , toutes les fr quences
(basses, m diums et aigu s), sont
g n ralement utilis s pour les r cep-
teurs, les t l viseurs, les magn to-
phones, etc.
Les haut-parleurs utilis s avec les
amplificateurs hi-fi d bitent des puis-
sances allant jusqu 50 ou 80 watts
et leur bobine mobile accepte des
signaux ayant une amplitude maximale
de 25 volts.
Les haut-parleurs utilis s avec les
amplificateurs pour discoth que et
orchestre, sont capables de d biter
des puissances comprises entre 500
et 1 000 watts et leur bobine mobile
accepte des signaux ayant une ampli-
tude maximale pouvant atteindre les
90 volts.
Selon leurs dimensions et leurs puis-
sances, les haut-parleurs sont r per-
tori s en quatre cat gories :
Universels - On appelle ainsi tous les
haut-parleurs capables de reproduire
une large gamme de fr quences acous-
tiques allant de 70 ou 80 Hz minimum
Woofer - On appelle ainsi les haut-
parleurs pour vus dun c ne de
grandes dimensions et qui peuvent
vibrer avec plus de facilit sur les fr -
quences des notes les plus basses.
En effet, les Woofer reproduisent fid -
lement toutes les fr quences acous-
tiques basses, en par tant de 25 ou
30 Hz, jusqu un maximum de 2 500
ou 3 000 Hz. Les Woofers ne par ve-
nant pas reproduire les fr quences
moyennes et aigu s, sont assembl s
sur les enceintes hi-fi avec deux autres
types de haut-parleurs appel s
m dium et tweeter.
M dium - Ce sont des haut-parleurs
qui ont un c ne de dimensions tr s inf -
rieures celles du Woofer, cest pour-
quoi ils peuvent vibrer avec plus de faci-
lit sur les fr quences acoustiques
moyennes, en par tant de 300 ou
500 Hz, jusqu atteindre un maximum
de 10 000 ou 12 000 Hz.
4,5 V
4,5 V
Figure 176 : Si vous voulez voir comment la membrane dun
haut-parleur se d place, procurez-vous une pile de 4,5 volts
et reliez-la ses broches. Si vous respectez bien leurs
polarit s, le c ne se d placera vers lext rieur.
Figure 177 : Si vous inversez la polarit de la pile, vous
remarquerez que la membrane se d place vers lint rieur. Si
vous appliquez un signal de BF sur la bobine, le c ne
commencera vibrer en cr ant des ondes sonores.
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Figure 178 : A lint rieur des enceintes acoustiques des amplificateurs hi-fi sont
install s deux ou trois haut-parleurs de diff rents diam tres. Celui dont le diam tre
est le plus important est appel woofer. Il est utilis pour reproduire les notes
basses. Celui dont le diam tre est interm diaire est appel m dium. Il est utilis
pour reproduire les notes moyennes, tandis que celui dont le diam tre est le plus
petit est appel tweeter et sert reproduire les notes aigu s.
cet amplificateur, l tage amplificateur
final devra d biter un courant de :
20 : 4 = 2,23 amp res
On peut relier un haut-parleur de 8
ohms la sor tie dun amplificateur
de 20 watts pr vu pour un haut-par-
leur de 4 ohms, mais on obtiendra
alors une puissance r duite de moi-
ti .
Pour v rifier lexactitude de notre affir-
mation, calculons la tension maximale
d bit e par cet amplificateur de 20
watts avec une charge de 4 ohms, en
utilisant la formule suivante :
volt = watt x ohm
Lamplificateur d bite donc une tension
de :
20 x 4 = 8,94 volts
Si nous appliquons cette valeur de ten-
sion un haut-parleur de 8 ohms, nous
obtiendrons une puissance que nous
pourrons calculer en utilisant la formule
suivante :
Advertisement
watt = (volt x volt) : ohm
Tweeter - Ces haut-parleurs ont un
c ne tr s rigide et des dimensions tr s
r duites, cest pourquoi ils peuvent
vibrer avec plus de facilit sur les fr -
quences aigu s, en partant de 1 500
ou 2 000 Hz, jusqu un maximum de
20 000 ou 25 000 Hz.
Toutes les bobines mobiles de ces
haut-parleurs ont une imp dance carac-
t ristique de 8 ou 4 ohms, toujours indi-
qu e sur le corps du haut-parleur.
Si la sortie dun amplificateur ou dune
radio n cessite un haut-parleur ayant
une imp dance de 8 ohms, nous ne
pourrons pas lui en relier un de 4 ohms
car une imp dance inf rieure celle
pr vue obligerait l tage amplificateur
final d biter un courant plus impor-
tant qui pourrait lendommager. En
effet, pour un amplificateur de 20 watts
pr vu pour un haut-parleur de 8 ohms,
l tage amplificateur devra d biter un
courant facilement calculable gr ce
cette formule :
amp re = watt : ohm
Nous obtiendrons alors une puissance
de seulement :
Ce transistor d bitera donc un courant
maximal de :
20 : 8 = 1,58 amp re
Si on connecte un haut-parleur dune
imp dance de 4 ohms sur la sortie de
(8,94 x 8,94) : 8 = 9,99 watts
On ne peut pas mesurer la valeur dim-
p dance de la bobine dun haut-parleur
avec un multim tre r gl sur la posi-
tion ohm, car on ne mesurerait que
la r sistance ohmique du fil utilis pour
TWEETER
M DIUM
FILTRE
AIGUS
TWEETER
FILTRE
M DIUMS
M DIUM
WOOFER
FILTRE
BASSES
WOOFER
Figure 179 : Si on relie en parall le et directement trois haut-
parleurs, on obtient une valeur dimp dance inf rieure celle
de la sortie de lamplificateur. Dans ces conditions, on risque
dendommager ce dernier et de griller le haut-parleur
tweeter car il re oit des fr quences quil nest pas capable
de reproduire.
Figure 180 : En reliant, sur les trois haut-parleurs, un filtre
cross-over, nous pouvons diriger sur chacun dentre eux la
gamme de fr quence quil est capable de reproduire et nous
permettrons, en outre, lamplificateur de trouver
limp dance exacte de chaque haut-parleur.
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FORMULES pour CROSS OVER 2 VOIES
L1 (millihenry)
= (79,60 x ohm) : Hz
L2 (millihenry)
= (255 x ohm) : Hz
L3 (millihenry)
= 0,625 x valeur de L2
ENTR E
C1 (microfarad)
= 99 500 : (ohm x Hz)
C2 (microfarad)
= 1,6 x valeur de C1
C3 (microfarad)
= 3,2 x valeur de C1
C1
C2
TWEETER
L1
C3
L2
L3
WOOFER
Figure 181 : Sch ma lectrique dun filtre cross-over, 2 voies 18 dB
par octave et les formules utilis es pour calculer les valeurs des
inductances et des capacit s. Vous devrez remplacer ohm par
limp dance des haut-parleurs, cest- -dire 4 ou 8 ohms et Hz par
la valeur de la fr quence de s paration qui est gale 2 000 Hz.
la construction de la bobine et non son
imp dance.
Pour mesurer la valeur dune imp -
dance, il faut un instrument appel
imp dancem tre.
toute la gamme du spectre acoustique
avec un filtre appel cross-over, com-
pos dinductances et de capacit s,
permettant denvoyer aux deux ou trois
haut-parleurs les fr quences quils sont
capables de reproduire uniquement.
Filtres cross-over
Lorsque les trois haut-parleurs, woo-
fer, m dium et tweeter se trouvent ras-
sembl s lint rieur dun caisson
acoustique (enceinte), on ne peut pas
les relier en parall le comme sur la
figure 179, car chacun deux recevrait
des fr quences quils ne seraient pas
capables de reproduire par faitement
et, mis part le fait quon obtiendrait
des sons distordus, on risquerait de
les endommager.
En effet, la membrane du woofer ne
r ussissant pas osciller sur les fr -
quences moyennes et sur les aigu s,
elle nous fournirait des sons de mau-
vaise qualit . La membrane du m dium
ne risquerait rien, si ce nest de nous
fournir un son incomplet d son inca-
pacit dosciller sur les basses fr -
quences. La membrane du tweeter, de
dimensions beaucoup plus r duites,
risquerait d tre mise hors service par
les fr quences moyennes et les
basses.
Pour viter dendommager les haut-par-
leurs et pour obtenir une reproduction
hi-fi fid le, il est n cessaire de diviser
On peut comparer le filtre cross-over
un dispositif routier ser vant d vier
les camions (les fr quences basses)
dans une direction, dans une autre, les
voitures (les moyennes fr quences) et
dans une autre encore, les deux-roues
(les fr quences aigu s).
Pour les basses fr quences, le filtre
cross-over est un passe-bas qui sert
d vier vers le haut-parleur woofer toute
la bande de fr quences comprises
entre 25 et 500 Hz, en bloquant toutes
les fr quences sup rieures.
Pour les moyennes fr quences, le filtre
cross-over est un passe-bande servant
d vier vers le haut-parleur m dium
toute la bande de fr quences com-
prises entre 500 et 4 000 Hz, en blo-
quant toutes les fr quences inf rieures
et sup rieures.
Pour les fr quences aigu s, le filtre
cross-over est un passe-haut ser vant
d vier vers le haut-parleur tweeter
toute la bande des fr quences sup -
rieures 4 000 Hz, en bloquant toutes
les fr quences inf rieures. On utilise
en g n ral le tweeter pour les fr -
quences comprises entre 4 000 et
25 000 Hz.
Dans une enceinte acoustique nayant
que deux haut-parleurs, cest- -dire un
woofer et un m dium, le filtre cross-
over est calcul de fa on envoyer
toutes les fr quences comprises entre
25 et 2 000 Hz vers le woofer, et toutes
les fr quences sup rieures 2 000 Hz,
vers le m dium.
M me si on trouve dans le commerce
des cross-over pr ts tre install s dans
une enceinte acoustique, ces filtres peu-
vent tre facilement r alis s. Il suffit
pour cela de se procurer les inductances
et les capacit s n cessaires.
Nous repor tons sur la figure 181 le
sch ma dun filtre 2 voies et les for-
mules permettant de calculer les
valeurs des inductances en millihenry
et celles des capacit s en microfarads.
Exemple : Calculez les valeurs des
inductances et des capacit s utiliser
pour un filtre cross-over 2 voies (voir
figure 181), en disposant de haut-par-
leurs dune imp dance de 8 ohms.
Solution : En utilisant les formules du
tableau, on obtiendra :
L1 = (79,60 x 8) : 2 000
= 0,3184 millihenry
L2 = (255 x 8) : 2 000
= 1,02 millihenry
L3 = 0,625 x 1,02
= 0,6375 millihenry
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Signalons toutefois quune diff rence
sur la valeur demand e de 3 % en plus
ou en moins, ne modifiera en rien les
caract ristiques du filtre, et que par
cons quent :
- pour L1, on pourra utiliser une imp -
dance dune valeur comprise entre 0,3
et 0,33 millihenry ;
- pour L2, on pourra utiliser une imp -
dance dune valeur comprise entre 0,99
et 1 millihenry ;
- pour L3, on pourra utiliser une imp -
dance dune valeur comprise entre 0,60
et 0,65 millihenry ;
- pour C1, on pourra utiliser une capa-
cit dune valeur comprise entre 5,9 et
6,5 microfarads ;
Figure 183 : Photo dune enceinte
dans laquelle sont install s deux haut-
parleurs, un tweeter et un woofer.
Figure 182 : On obtient
les
inductances utiliser pour les filtres
cross-over en bobinant sur un support
en plastique, un certain nombre de
spires de fils de cuivre maill dun
diam tre suffisant pour quelles ne
chauffent pas. Plus vous enroulerez de
spires sur le support, plus la valeur en
millihenry de la bobine augmentera.
C1 = 99 500 : (8 x 2 000)
= 6,218 microfarads
C2 = 1,6 x 6,218
= 9,948 microfarads
C3 = 3,2 x 6,218
Advertisement
= 19,897 microfarads
- pour C2, on pourra utiliser une capa-
cit comprise entre 9,6 et 10,2 micro-
farads ;
- pour C3, on pourra utiliser une capa-
cit comprise entre 19,3 et 20,5 micro-
farads.
Nous repor tons sur la figure 184, le
sch ma dun filtre 3 voies et les for-
mules permettant de calculer les
valeurs des inductances en millihenry
et celles des capacit s en microfarads.
Exemple : Calculez les valeurs des
inductances et des capacit s utiliser
pour un filtre cross-over 3 voies (voir
figure 184), en disposant de haut-par-
leurs dune imp dance de 8 ohms.
Solution : En utilisant les formules du
tableau, on obtiendra :
L1 = (159 x 8) : 4 000
= 0,318 millihenry
L2 = (159 x 8) : 500
= 2,54 millihenrys
L3 = 1,6 x 0,318
= 0,5 millihenry
L4 = 1,6 x 2,54
= 4 millihenrys
FORMULES pour CROSS OVER 3 VOIES
L1 (millihenry)
= (159 x ohm) : 4 000
L2 (millihenry)
= (159 x ohm) : 500
L3 (millihenry)
= 1,6 x valeur de L1
L4 (millihenry)
= 1,6 x valeur de L2
C1 (microfarad)
= 99 500 : (ohm x 4 000)
C2 (microfarad)
= 99 500 : (ohm x 500)
C3 (microfarad)
= 1,6 x valeur de C1
C4 (microfarad)
= 1,6 x valeur de C2
Figure 184 : Sch ma lectrique dun filtre cross-over, 3 voies
12 dB par octave et les formules utilis es pour calculer les
valeurs des inductances et des capacit s. Vous devrez remplacer
ohm par limp dance des haut-parleurs, cest- -dire 4 ou 8
ohms.
ENTR E
C1
TWEETER
L1
C2
L3
MEDIUM
L2
C3
L4
WOOFER
C4
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C1 = 99 500 : (8 x 4 000)
= 3,10 microfarads
`
C2 = 99 500 : (8 x 500)
= 24,8 microfarads
C3 = 1,6 x 3,10
= 4,96 microfarads
C4 = 1,6 x 24,8
= 39,68 microfarads
Il nous sera galement possible duti-
liser avec ces composants des induc-
tances et des capacit s ayant une dif-
f rence sur la valeur demand e de 3 %
en plus ou en moins.
En ce qui concerne les capacit s, nous
vous conseillons de toujours utiliser
des condensateurs polyester car les
condensateurs lectrolytiques sont non
seulement polaris s mais ils ont des
tol rances pouvant atteindre 40 %.
Etant donn que vous trouverez diffi-
cilement des condensateurs polyester
ayant des valeurs de capacit aussi
lev es, vous devrez en relier deux ou
plusieurs en parall le, de fa on obte-
nir la valeur demand e (reportez-vous
la le on num ro 3 pour les groupe-
ments de condensateurs).
Pour les inductances, vous devrez uti-
liser des bobines entour es de fil de
cuivre dun diam tre dau moins 1 mm,
pour pouvoir laisser passer le courant
n cessaire sans surchauffe.
Note : Les inductances utiliser pour
les filtres cross-over sont toujours bobi-
n es sur des supports d pourvus de
noyau en fer (voir figure 182).
Casques et auriculaires
Les casques ne sont rien dautre que
de minuscules haut-parleurs sappli-
quant sur les oreilles pour couter de
fa on individuelle le son dune radio,
dun magn tophone ou dun amplifi-
cateur sans d ranger lentourage.
La puissance maximale pouvant tre
appliqu e sur un casque s l ve envi-
ron 0,2 watt, cest pourquoi on ne
pourra donc jamais le relier directe-
ment la sortie des amplificateurs de
puissance auxquels sont habituelle-
ment connect s les haut-parleurs. On
trouve sur tous les amplificateurs une
prise sp cialement con ue pour pou-
voir relier nimpor te quel type de
casque.
Il existe des casques hi-fi capables de
reproduire toute la gamme acoustique,
en par tant dun minimum de 25 ou
30 Hz pour arriver un maximum de
18 000 ou 20 000 Hz, et dautres,
beaucoup plus conomiques, capables
de reproduire une gamme acoustique
plus r duite, allant normalement de 40
ou 50 Hz pour arriver un maximum
de 10 000 12 000 Hz.
On trouve galement dans le commerce
de minuscules auriculaires pi zo- lec-
triques et magn tiques, qui sintrodui-
sent directement dans loreille.
Figure 185 : Les casques sont de minuscules haut-parleurs qui se mettent sur les oreilles pour couter individuellement de
la musique. Les casques ont, g n ralement, une imp dance de 32 ou bien de 600 ohms.
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Figure 186 : Un microphone fait linverse de ce que fait un haut-parleur, cest- -dire quil capte les vibrations acoustiques et
les convertit en une tension alternative de fr quence gale celle des notes acoustiques capt es. Etant donn que la valeur
de la tension alternative fournie sur la sortie dun microphone est toujours tr s faible, il faut n cessairement la pr amplifier.
La sortie du microphone est toujours reli e lentr e du pr amplificateur par un c ble blind pour viter de capter des signaux
parasites ou des bruits dus au courant.
Microphones
Les microphones (voir figure 187), sont
des composants capables de capter
toutes les vibrations sonores produites
par un bruit, une voix ou un instrument
musical et de les convertir en une ten-
sion lectrique qui devra ensuite tre
amplifi e de fa on appropri e.
En fait, ils font exactement le contraire
dun haut-parleur qui, lui, convertit en
vibrations sonores les tensions alter-
natives fournies par un amplificateur.
Tous les microphones, comme tous les
haut-parleurs, sont pourvus dune mem-
brane qui, frapp e par un son, vibre en
produisant ainsi une tension alterna-
tive de quelques millivolts dont la fr -
quence est par faitement identique
celle de la source sonore.
Si on fait vibrer la corde dune guitare
capable d mettre une note acoustique
sur la fr quence de 440 Hz, cette onde
sonore fera vibrer la membrane du
microphone sur cette m me fr quence
et on pourra alors pr lever sur sa sor-
tie, une tension alternative dune fr -
quence de 440 Hz.
Si on fait vibrer la corde dun violon
capable d mettre une note acoustique
de 2 630 Hz, cette onde sonore fera
vibrer la membrane du microphone sur
cette m me fr quence et on pourra
alors pr lever sur sa sortie une tension
fr quence de
alternative dune
2 630 Hz.
Les microphones le plus souvent utili-
s s sont :
- A charbon Ils sont ainsi appel s
car leur membrane repose sur des
grains de charbon, conducteurs d lec-
tricit (voir figure 188). Quand la mem-
brane commence vibrer, elle comprime
Figure 188 : Dans les microphones dits
charbon, la membrane, en vibrant,
appuie sur les grains de charbon en
modifiant ainsi sa propre r sistance
interne.
Figure 189 : Les microphones dits
magn tiques sont de petits haut-
parleurs. Leur membrane g n re, en
vibrant, une faible tension alternative.
Figure 187 : Diff rents types de microphones employ s par les orchestres et par
les chanteurs. Les plus utilis s sont ceux de type lectromagn tique et pi zo-
lectrique.
Figure 190 : Dans les microphones dits
pi zo- lectriques,
la membrane
comprime un petit cristal de quartz et
cette pression est convertie en
tension.
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Figure 191 : Sur cette photo nous vous pr sentons les minuscules capsules pi zo- lectriques, quip es dun tage
pr amplificateur qui est aliment travers leurs broches.
plus ou moins ces grains de charbon,
modifiant ainsi sa r sistance ohmique
et par cons quent, le courant qui passe
dans les grains de charbon. Ces micro-
phones sont encore aujourdhui utilis s
en t l phonie et dans certains appa-
reils militaires.
- Electromagn tiques Ils sont ainsi
appel s car sur leur membrane est
entour e une bobine qui bouge au-des-
sus dun aimant, de la m me fa on que
sur un quelconque haut-parleur (voir
figure 189). Quand cette membrane
commence vibrer, une faible tension
se cr e aux bornes de la bobine quil
faut ensuite amplifier de fa on appro-
pri e. M me un simple haut-parleur
peut tre utilis comme un microphone.
En effet, si on parle devant son c ne
de papier, celui-ci vibrera et on pourra
Advertisement
alors pr lever sur ses bornes, une ten-
sion alternative de quelques millivolts.
- Pi zo- lectriques Ils sont ainsi
appel s car leur membrane sappuie
sur un cristal pi zo- lectrique (voir
figure 190). Lorsque la membrane com-
mence vibrer, elle comprime plus ou
moins ce cristal et, gr ce au ph no-
m ne de la pi zo- lectricit , on obtient
sa sortie une tension alternative de
plusieurs millivolts. Un microphone
pi zo- lectrique fonctionne de la m me
fa on que le pick-up dun tourne-disque.
Dans ces pick-up, le cristal pi zo- lec-
trique est compress et d compress
m caniquement par laiguille qui d file
sur les sillons du disque.
Fr quences
acoustiques
et notes musicales
Tous les tres humains per oivent le
son mis par la voix dun chanteur, par
un instrument musical ou bien par un
haut-parleur gr ce loreille, mais, vous
tes vous d j demand comment ces
sons se r pandent dans lair ?
Si vous observez un haut-parleur pen-
dant l mission dun son, vous verrez
que son c ne vibre tr s vite sans pro-
voquer aucun mouvement dair.
Cette vibration fait son tour vibrer
automatiquement les mol cules dair
provoquant ainsi des ondes sonores
qui, en atteignant notre oreille, font
vibrer la petite membrane plac e lin-
t rieur.
Le nerf acoustique reli cette mem-
brane les transforme en impulsions
lectriques et les envoie au cerveau.
On peut donc comparer notre oreille
un microphone qui transforme tous les
sons quil r ussit capter en une ten-
sion lectrique.
Pour essayer dexpliquer comment sont
g n r es ces ondes sonores, qui bien
quelles se r pandent dans lair, ne
cr ent aucun courant lectrique, nous
pouvons comparer ce ph nom ne
celui du caillou que lon jette dans un
tang.
On voit se former des vaguelettes
concentriques lendroit o tombe le
caillou (voir figure 192). Ces vague-
lettes se propagent vers lext rieur
une certaine vitesse, sans provoquer
de courants.
En ef fet, si on pose un bouchon de
li ge sur la sur face de l tang, on le
verra seulement se soulever et sabais-
ser, mais pas se d placer du centre
vers lext rieur.
Si les vibrations mises par le c ne
dun haut-parleur sont comprises entre
16 et 100 Hz (de 16 100 oscillations
par seconde), on entendra un son
dune tonalit tr s basse ; si au
contraire elles sont comprises entre
5 000 et 10 000 Hz (de 5 000 10 000
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine
69
Cours dElectronique Premier niveau
L E C O U R S
NOTE
FRANCE
DO
DO#
R
R #
MI
FA
FA#
SOL
SOL#
LA
LA#
SI
USA
C
C#
D
D#
E
F
F#
G
G#
A
A#
B
Fonda-
mentale
32,69
34,62
36,68
38,84
41,20
43,64
46,21
48,98
51,87
55,00
58,24
61,73
1re
octave
65,38
69,24
73,36
77,68
82,40
87,28
92,42
97,96
103,74
110,00
116,48
123,46
2e
octave
130,76
138,48
146,72
155,36
164,80
174,56
184,84
97,96
207,48
220,00
232,96
246,92
3e
octave
261,52
276,92
293,44
310,72
329,60
349,12
369,68
391,84
414,96
440,00
465,92
493,84
4e
octave
523,04
553,84
586,88
621,44
659,20
698,24
739,36
783,68
829,92
880,00
931,84
987,68
5e
octave
7e
octave
8e
6e
octave
octave
8 368,64
1 046,08 2 092,16 4 184,32
8 861,44
1 107,68 2 215,36 4 430,72
9 390,08
2 347,52 4 695,04
1173,76
1 242,88 2 485,76 4 971,52
9 943,04
1 318,40 2 636,80 5 273,60 10 547,20
1 396,48 2 792,96 5 585,92 11 171,84
1 478,72 2 957,44 5 914,88 11 829,76
1 567,36 3 134,72 6 269,44 12 538,88
1 659,84 3 319,68 6 639,36 13 278,72
1 760,00 3 520,00 7 040,00 14 080,00
1 863,68 3 727,36 7 454,72 14 909,44
1 975,36 3 950,72 7 901,44 15 802,88
Tableau 15 : Nous reportons sur ce tableau toutes les fr quences fondamentales des notes musicales et leurs octaves
sup rieures. Comme vous pouvez le remarquer, chaque octave sup rieure a une fr quence double par rapport loctave
inf rieure. Si on prend la fr quence fondamentale de la note LA, qui est de 55 Hz, on remarquera que pour chaque octave,
sa fr quence double : 110 - 220 - 440 - 880 Hz, etc.
oscillations par seconde), on entendra
un son dune tonalit tr s aigu .
Si on frappe deux barres m talliques
dont la longueur est diff rente, elles
vibreront en produisant des sons dif-
f rents car proportionnels leur lon-
gueur.
Si on prend deux barres m talliques
dont la longueur est identique et quon
les place lune c t de lautre, le son
g n r par le fait den faire vibrer une
fera aussit t vibrer lautre car, cette
seconde barre tant de m me longueur
que la premi re, r sonnera.
Ce ph nom ne est utilis pour accorder
sur la m me fr quence les cordes de
deux guitares diff rentes, de deux pia-
nos ou de deux harpes, etc. Pour accor-
der les instruments musicaux, on utilise
un morceau de fer en forme de U appel
diapason et qui met, lorsquil vibre,
une fr quence chantillon de 440 Hz
correspondant la note LA de la troi-
si me octave (voir le tableau 15).
Si on place un second diapason,
accord sur la m me fr quence, pr s
de celui qui est d j en vibration, il com-
mencera vibrer lui aussi, excit par
les ondes sonores g n r es par le pre-
mier (voir figure 193).
La vitesse laquelle les ondes acous-
tiques se propagent dans lair est de
340 m tres par seconde, par cons -
quent, beaucoup plus lente que la
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vitesse de la lumi re qui atteint
300 000 kilom tres par seconde !
Cette dif f rence de vitesse se
remarque facilement lors des temp tes.
En effet, nous voyons imm diatement
la lumi re de l clair de la foudre, mais
le son du tonnerre ne parvient notre
oreille quapr s plusieurs secondes.
La vitesse laquelle se propage le son
d pend du conducteur, comme vous
pouvez le remarquer :
air
eau
terre
acier
340 m tres par seconde
1 480 m tres par seconde
3 000 m tres par seconde
5 050 m tres par seconde
Pour calculer, en m tres, la longueur
donde dun son qui se r pand dans
lair une temp rature de 20 degr s
Figure 192 : Pour comprendre
comment une onde sonore se forme,
essayez de jeter un caillou dans un
tang. Vous verrez se former des
cercles (ondes) concentriques qui se
propageront du centre vers lext rieur,
sans cr er de courants mais seulement
des ondulations. En effet, si lon pose
sur l tang un bouchon de li ge, on le
verra seulement descendre et
remonter, sans jamais se d placer
vraiment. Les ondes sonores font
osciller les mol cules dair sans remuer
lair, au contraire des h lices dun
ventilateur qui g n rent du vent mais
pas de son.
Figure 193 : En faisant vibrer un diapason avec un petit marteau, il mettra des
ondes sonores qui parviendront faire vibrer un autre diapason, pourvu quil soit
proche et accord sur la m me fr quence.
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L E C O U R S
centigrade, on peut utiliser cette for-
mule :
m tres = 340 : hertz
Un son bas ayant une fr quence de 100 Hz
a une longueur donde dans lair gale :
Un son aigu ayant une fr quence de
6 000 Hz, a une longueur donde dans
lair gale :
340 : 6 000 = 0,0566 m tre,
cest- -dire 5,66 centim tres.
340 : 100 = 3,4 m tres
Loreille humaine r ussit percevoir
une large gamme de fr quences
acoustiques qui partent normalement
dun minimum de 20 Hz pour arriver
un maximum de 17 000, voire
20 000 Hz.
Cette limite maximum d pend beau-
coup de l ge. Une personne tr s jeune
r ussit entendre toute la gamme jus-
qu 20 000 Hz, et m me au-del .
fondamentale
1re
octave
2e
octave
3e
octave
4e
octave
5e
octave
6e
octave
s
n
o
i
s
s
u
c
r
e
P
s
r
e
i
v
a
l
C
s
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B
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h
s
e
i
o
V
Cymbales
Xylophone
Tambour
Timbale
Piano
Orgue
Trompette
Octavin
Trombone
Tuba
Saxophone
Contrebasson
Fl te
Hautbois
Clarinette
Violoncelle
Contrebasse
Violon
Soprano
Mezzo-soprano
Alto
T nor
Baryton
Basse
Voie f minine
Voie masculine
0
5
,
7
2
6
8
,
0
3
9
6
,
2
3
8
6
,
6
3
0
2
,
1
4
4
6
,
3
4
8
9
,
8
4
0
0
,
5
5
3
7
,
1
6
8
3
,
5
6
6
3
,
3
7
0
4
,
2
8
8
2
,
7
8
6
9
,
7
9
0
0
,
0
1
1