Haut-parleurs
Le haut-parleur est un composant électromécanique, utilisé pour transformer les tensions alternatives, comprises entre 20000 et 20000 Hz en vibrations acoustiques qui, en se répandant dans l’air, seront ensuite captées par nos oreilles. Ces tensions alternatives pourront être prélevées à la sortie d’un amplificateur ou d’un radiorécepteur par exemple.
Comme vous pouvez le remarquer en observant la coupe de la figure 174, un haut-parleur est composé d’une membrane en forme d’entonnoir, au centre et à l’arrière de laquelle est montée une bobine composée d’un certain nombre de spires.
Cette bobine est libre de bouger à l’intérieur d’un noyau magnétisé. Lorsqu’elle est polarisée par une tension de polarité identique à celle de l’aimant, par exemple Nord-Nord, la membrane est repoussée vers l’extérieur. Au contraire, si elle reçoit une polarisation opposée, par exemple Nord-Sud, la membrane est attirée vers l’intérieur.
Sachant qu’un signal basse fréquence est composé de demi-onde positives et de demi-onde négatives, lorsque la bobine reçoit ce signal, la membrane commence à osciller avec la même fréquence que la tension qui l’a excitée et produit une onde sonore.
Contrairement à ce que l’on pourrait croire, le mouvement d’oscillation de la membrane ne provoque aucun déplacement d’air, comme le feraient les hélices d’un ventilateur, mais il génère une compression et une décompression des molécules d’air qui, en vibrant, provoquent un son (voir figure 175).
En effet, comme chacun sait, le combiné du téléphone appuyé sur l’oreille n’émet aucun déplacement d’air mais seulement des vibrations qui excitent les molécules d’air, perçues comme un son par notre oreille.
Pour constater le déplacement de la membrane d’un haut-parleur lorsqu’on applique une tension aux pôles de la bobine, reliez une pile de 4,5 volts aux deux broches présentes sur la face arrière du haut-parleur.
Si vous reliez cette pile aux broches du haut-parleur en respectant sa polarité (voir figure 176), la membrane se déplacera vers l’extérieur. Si vous invertissez la polarité de la pile (voir figure 177), vous pourrez remarquer que la membrane se déplace vers l’intérieur.
Plus le diamètre du haut-parleur est important, plus l’oscillation de sa membrane est grande.
On trouve dans le commerce beaucoup de types de haut-parleurs, avec des cônes ronds ou elliptiques et de différents diamètres.
Les haut-parleurs de petit diamètre, capables de débiter des puissances comprises entre 1 et 2 watts, sont généralement utilisés dans les radios portables car leur bobine mobile n’accepte pas de signaux supérieurs à environ 3 volts.
Les haut-parleurs de dimensions légèrement plus grandes, utilisés dans les téléviseurs, les radios normales ou les magnétophones, sont capables de débiter des puissances comprises entre 5 et 10 watts et leur bobine mobile accepte des signaux ayant une amplitude maximale d’environ 8 volts.
Les haut-parleurs utilisés avec les amplificateurs hi-fi débitent des puissances allant jusqu’à 50 ou 80 watts et leur bobine mobile accepte des signaux ayant une amplitude maximale de 25 volts.
Les haut-parleurs utilisés avec les amplificateurs pour discothèque et orchestre, sont capables de débiter des puissances comprises entre 500 et 1000 watts et leur bobine mobile accepte des signaux ayant une amplitude maximale pouvant atteindre les 90 volts.
Selon leurs dimensions et leurs puissances, les haut-parleurs sont répertoriés en quatre catégories:
Universels - On appelle ainsi tous les haut-parleurs capables de reproduire une large gamme de fréquences acoustiques allant de 70 ou 80 Hz minimum et pouvant atteindre 10 000 ou 12000 Hz maximum. Ces haut-parleurs réussissant à reproduire, avec une bonne fidélité, toutes les fréquences (basses, médiums et aiguës), sont généralement utilisés pour les récepteurs, les téléviseurs, les magnétophones, etc.
Woofer - On appelle ainsi les haut-parleurs pourvus d’un cône de grandes dimensions et qui peuvent vibrer avec plus de facilité sur les fréquences des notes les plus basses.
En effet, les Woofer reproduisent fidèlement toutes les fréquences acoustiques basses, en partant de 25 ou 30 Hz, jusqu’à un maximum de 2500 ou 3000 Hz. Les Woofers ne parvenant pas à reproduire les fréquences moyennes et aiguës, sont assemblés sur les enceintes hi-fi avec deux autres types de haut-parleurs appelés médium et tweeter.
Médium - Ce sont des haut-parleurs qui ont un cône de dimensions très inférieures à celles du Woofer, c’est pourquoi ils peuvent vibrer avec plus de facilité sur les fréquences acoustiques moyennes, en partant de 300 ou 500 Hz, jusqu’à atteindre un maximum de 10000 ou 12000 Hz.
Tweeter - Ces haut-parleurs ont un cône très rigide et des dimensions très réduites, c’est pourquoi ils peuvent vibrer avec plus de facilité sur les fréquences aiguës, en partant de 1500 ou 2000 Hz, jusqu’à un maximum de 20000 ou 25000 Hz.
Toutes les bobines mobiles de ces haut-parleurs ont une impédance caractéristique de 8 ou 4 ohms, toujours indiquée sur le corps du haut-parleur.
Si la sortie d’un amplificateur ou d’une radio nécessite un haut-parleur ayant une impédance de 8 ohms, nous ne pourrons pas lui en relier un de 4 ohms car une impédance inférieure à celle prévue obligerait l’étage amplificateur final à débiter un courant plus important qui pourrait l’endommager. En effet, pour un amplificateur de 20 watts prévu pour un haut-parleur de 8 ohms, l’étage amplificateur devra débiter un courant facilement calculable grâce à cette formule:
ampère = √ watt / ohm
Ce transistor débitera donc un courant maximal de:
√ 20 / 8 = 1,58 ampère
Si on connecte un haut-parleur d’une impédance de 4 ohms sur la sortie de cet amplificateur, l’étage amplificateur final devra débiter un courant de:
√ 20 / 4 = 2,23 ampères
On peut relier un haut-parleur de 8 ohms à la sortie d’un amplificateur de 20 watts prévu pour un haut-parleur de 4 ohms, mais on obtiendra alors une puissance réduite de moitié.
Pour vérifier l’exactitude de notre affirmation, calculons la tension maximale débitée par cet amplificateur de 20 watts avec une charge de 4 ohms, en utilisant la formule suivante:
volt = √ watt x ohm
L’amplificateur débite donc une tension de:
√ 20 x 4 = 8,94 volts
Si nous appliquons cette valeur de tension à un haut-parleur de 8 ohms, nous obtiendrons une puissance que nous pourrons calculer en utilisant la formule suivante:
watt = (volt x volt) / ohm
Nous obtiendrons alors une puissance de seulement:
(8,94 x 8,94) / 8 = 9,99 watts
On ne peut pas mesurer la valeur d’impédance de la bobine d’un haut-parleur avec un multimètre réglé sur la position "ohm", car on ne mesurerait que la résistance ohmique du fil utilisé pour la construction de la bobine et non son impédance.
Pour mesurer la valeur d’une impédance, il faut un instrument appelé impédancemètre.
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