電子弦樂器原理演示儀

楊望 汪柏年 李志強(qiáng)

【摘要】介紹一種用于教學(xué)的電子弦樂器原理演示儀的研制，裝置應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，將微弱電信號放大并轉(zhuǎn)換為聲樂，可用于演示電子弦樂的產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】電子弦樂 電磁感應(yīng) 弦振動(dòng) 功率放大器

【資助項(xiàng)目】國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目（No.201711035009）

【中圖分類號】O4-33 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）19-0036-01

該儀器為參加2017年遼寧省普通高校本科大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)命題競賽而設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰、造價(jià)低廉，可演奏電子音樂；使用這臺儀器，團(tuán)隊(duì)經(jīng)初賽、成功進(jìn)入決賽并獲二等獎(jiǎng)。

一、原理與方法

1.原理：如圖1示，置于磁場中的金屬弦線切割磁感線，ab兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；在弦線兩端用導(dǎo)線連接形成閉合回路，則回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是電磁感應(yīng)原理。

2.方法：將電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電信號送入功率放大器，功率放大器可將電信號放大并轉(zhuǎn)化為聲音信號，通過揚(yáng)聲器發(fā)出樂音。

二、儀器與裝置

實(shí)驗(yàn)儀器與裝置如圖2示：

在一塊木板兩端釘兩金屬螺絲釘，在螺絲釘上連接一根銅線作為弦線，弦線下方放置一塊磁性較強(qiáng)的磁鐵；弦線兩端各連接一根導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線合并接入一插頭；插頭插入功率放大器的MIC插口。

具體包括：

木板塊——樂器的底座，銅弦線一根，金屬螺絲釘兩個(gè)，連接導(dǎo)線兩條，磁鐵一塊，功率放大器一臺。

三、測量與分析

用圖3所示的電路對弦線振動(dòng)產(chǎn)生的交變電流的有效值進(jìn)行了實(shí)測，結(jié)果顯示電流強(qiáng)度為10-8—10-7A數(shù)量級，極其微弱。

將感應(yīng)電流送入小功率的功率放大器，聲音信號微弱。故選用了一臺150W的功率放大器，可產(chǎn)生明顯可聞的聲音信號。

在底座近磁鐵端撥動(dòng)弦線，同時(shí)在底座另一端方向按壓弦線，可對音階進(jìn)行定標(biāo)。

通過調(diào)節(jié)弦線的張緊度進(jìn)行了調(diào)音。

四、結(jié)論

經(jīng)過對裝置的實(shí)際調(diào)節(jié)表明：

1.弦線的張緊度小一些，手指撥動(dòng)弦線時(shí)產(chǎn)生的聲音強(qiáng)度大，但音準(zhǔn)差；而弦線的張緊度大一些，聲音強(qiáng)度相對小，音準(zhǔn)效果更好。

2.磁鐵的位置安放在底座中央處時(shí)，音階可調(diào)范圍較小，且不易定準(zhǔn)；所以將磁鐵放置在靠近底座的一端，如此音階可調(diào)范圍較大，且相對容易定準(zhǔn)。

3.利用本裝置可以演示電子弦樂的演奏原理，例如電吉他；依此原理同樣可以對古箏、琵笆、二胡等弦樂器進(jìn)行改裝、改造，使它們成為電子弦樂器。

由于使用的材料簡單，“功放”為成品，除購買磁鐵外，幾無其它成本。

作者簡介：

楊望（1995-），男，貴州安順人，沈陽大學(xué)師范學(xué)院物理系2015級本科生。

指導(dǎo)教師：汪柏年（1962-），男，遼寧沈陽人，沈陽大學(xué)師范學(xué)院副教授，研究方向?yàn)楣庾V學(xué)。