Zadanie

Nine sa podarilo zachovať si kontakt s fyzikou! Ba dokonca ju ten kontakt začal veľmi zaujímať. Minule si totiž všimla, že keď položí prst na kontakt zapnutého reproduktora či svojich slúchadiel, ozve sa praskavý zvuk. Čím to je?1


  1. Čím to je?↩︎

Reproduktoru sa odbornejšie vravieva i elektroakustický menič. Tento názov nám napovedá, ako reproduktor funguje – ide o zariadenie, ktoré mení elektrické signály (audio signály) na kmitanie membrány reproduktora, čím vzniká akustická vlna (zvuk).

Audio signál je teda v podstate zvuk reprezentovaný pomocou elektrického signálu – prúdu. Preto ak zapojíme konektor do počítača, mobilu alebo iného zariadenia generujúceho tieto audio signály, obvodom preteká prúd a reproduktor produkuje zvuk podľa signálov.

Prečo teda počujeme praskanie v prípade, že sa konektora dotkneme? Odpoveď je rovnaká, ako v prípade zapojenia do zdroja signálov. Ide o nejaký prúd nabitých častíc – teda náboj sa premiestňuje z našej kože do reproduktora (jednosmerný prúd), prípadne len kmitajú náboje na našej koži, ktoré následne rozkmitajú nabité častice v konektore (striedavý prúd). Reproduktor si len plní svoju elektroakustickomeničskú povinnosť. Kde sa tam ten náboj ale berie?

Predtým, než sa pustíme do zodpovedania tejto otázky, odporúčame, aby ste si spravili niekoľko experimentov doma sami. Potrebujete na to reproduktory s konektorom a seba, prípadne ostatných členov domácnosti. Vyskúšajte sa konektora chytiť. Chyťte sa ho aj spotenou rukou. Skúste priložiť konektor ku káblu, napájajúcemu reproduktory. Priložte konektor k mobilu a zavolajte naň. Vo všetkých prípadoch budete počuť praskanie, avšak konektor ani v jednom prípade nie je zapojený. Čo sa teda deje?

V našom okolí sa vyskytuje mnoho elektrických polí. Napríklad telefónne hovory zabezpečujú elektromagnetické vlny. Elektromagnetické pole vzniká aj v okolí vodičov, ktorými preteká prúd – napríklad napájacieho kábla. Naša koža zachytáva tieto vlny (správa sa podobne, ako anténa) a na koži vzniká elektrické napätie. Koža sa potom správa ako kondenzátor a uchováva elektrický náboj.

Tento náboj potom „prúdi“ (či už ako usmernený prúd, alebo ako kmitanie nabitých častíc na našej koži) do konektora, teda sa správa ako audio signál potrebný pre fungovanie reproduktora. Pritom pokiaľ obvodom preteká jednosmerný prúd, tak sa naša koža (ako kondenzátor) vybíja, a teda budeme počuť hlasné puknutie. Striedavý prúd sa prejaví ako súvislejšie šumenie o frekvencii \(\SI{50}{\hertz}\) (lebo taký prúd preteká aj káblom), čo je pre ľudské ucho počuteľná frekvencia.

Konektor samotný sa tiež správa ako anténa, teda ak konektor priložíme k miestu, kde je pole (napr. do okolia kábla či ku zvoniacemu telefónu), prítomnosť našej kože nie je vôbec potrebná. Prečo teda nepočujeme (alebo počujeme len veľmi tiché) praskanie v situácií, keď je konektor len tak voľne na vzduchu, ďaleko od všetkého? Pretože vzduch je veľmi dobrý elektrický izolant pri bežných podmienkach.

Merný odpor vzduchu pri izbovej teplote je okolo \(10^9\,\si{\ohm\meter}\)\(10^{15}\,\si{\ohm\meter}\). Prúd teda veľmi dobre nevedie. Odpor ľudskej kože je aj medzi vzdialenými bodmi výrazne nižší, a tak naše telo lepšie „produkuje“ elektrické audio signály pre reproduktor. Preto po dotyku s konektorom počujeme praskanie, resp. počujeme ho silnejšie, ako bez dotyku.

Diskusia

Tu môžte voľne diskutovať o riešení, deliť sa o svoje kusy kódu a podobne.

Pre pridávanie komentárov sa musíš prihlásiť.