Reading Time: 4 minutes

كم مرً  تسمع كل يوم موسيقى مسجلةً على أجهزة الراديو على التلفزيون أو في المتاجر أو حتى في الشارع؟ لن تسمع الموسيقى على الإطلاق لولا مكبرات الصوت، أو آلات صنع الصوت الكهربائية؛ إذ يتم تشغيل معظم الموسيقى التي نسمعها من حولنا باستخدام مكبرات صوت كبيرة متصلة بجهاز ستريو أو سماعات أذن صغيرة، كما تعد أجهزة الراديو والتلفزيون وأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة وأجهزة الاتصال الداخلي وألعاب التحدث، مجرد بعض الأدوات الكهربائية التي تُصدر الأصوات باستخدام مكبرات الصوت؛ ولكن كيف يعمل مكبر الصوت بالضبط؟

كيف يعمل مكبر الصوت على تحويل الكهرباء إلى صوت؟

عندما تهتز الأشياء، فإنها تُصدر الأصوات التي يمكننا سماعها في العالم من حولنا. الصوت غير مرئي في معظم الأوقات؛ لكن في بعض الأحيان يمكنك رؤيته بالفعل؛ ذلك إذا قمت بضرب طبلٍ بعصا، فيمكنك رؤية سطح الطبل المشدود يتحرك لأعلى ولأسفل بسرعة كبيرة لبعض الوقت، ويضخ الموجات الصوتية في الهواء؛ تعمل مكبرات الصوت بطريقةٍ مماثلة.

يوجد في مقدمة مكبر الصوت مخروط من القماش أو البلاستيك أو الورق أو المعدن خفيف الوزن الذي لا يختلف عن سطح الطبل؛ إذ يتم تثبيت الجزء الخارجي من المخروط على الجزء الخارجي من الحافة المعدنية الدائرية لمكبر الصوت، بينما يتم تثبيت الجزء الداخلي على مِلف حديدي يُسمى أحياناً بـ«مِلف الصوت»، يقع في حلقة مجوفة في مقدمة مغناطيس دائم؛ تُسمى «مغناطيس المجال».

عند توصيل مكبر الصوت بجهاز ستريو، تتغذى الإشارات الكهربائية من خلال كبلات السماعات في الملف؛ هذا يحول الملف إلى مغناطيس مؤقت أو مغناطيس كهربائي. عندما تتدفق الكهرباء ذهاباً وإياباً في الكابلات، فإن المغناطيس الكهربائي إما يجذب أو يصد المغناطيس الدائم، ويؤدي ذلك إلى تحريك المِلف للخلف وللأمام، ويسحب ويدفع مخروط مكبّر الصوت مثل سطح الطبل الذي يهتز ذهاباً وإياباً؛ إذ يضخ المخروط المتحرك الأصوات في الهواء.

اقرأ أيضاً: هل يساعد سماع الموسيقى على التركيز في العمل؟

كيف تُصدر مكبرات الصوت أصواتَ مختلفةً في الارتفاع والتردد؟

الصورة: بيكسلز

ستُصدر مكبرات الصوت صوتاً مرتفعاً عندما يهتز المخروط بكمية كبيرة، أو يصبح الصوت رقيقاً عندما يتحرك بمقدارٍ ضئيل. لماذا؟ تخيل الطبول مجدداً؛ يؤدي ضرب جلد الطبلة بشدة إلى اهتزاز الجلد لمسافة أكبر وإصدار صوتٍ أعلى. وبنفس الطريقة، فإن إرسال نبضة كهربائية أكبر إلى مكبر الصوت يجعل المخروط يتحرك أكثر ويولد ضوضاء أعلى، بينما تصدر الأصوات الأكثر هدوءاً بواسطة نبضات كهربائية أصغر.

يمكننا الوصول إلى نفس النتيجة من خلال التفكير في الطاقة. تخبرنا قوانين الفيزياء أنه لا يمكننا إنتاج الطاقة من الهواء الرقيق، لذا إذا أردنا إصدار صوتٍ مرتفع -صوت يحمل الكثير من الطاقة-، فنحن بحاجة إلى إنشاء اهتزاز يحمل الكثير من الطاقة في المقام الأول. بمعنىً آخر؛ اصطدام شيء بشيءٍ ما بقوة.

يحدث شيء مشابه في مكبر الصوت. تتحرك السماعات الأكبر ذات الأقماع الكبيرة بشكلٍ أبطأ من السماعات الأصغر ذات الأقماع الأصغر، لذا فهي أفضل لإنتاج تردداتٍ أقل، كما يمكن لأي مكبر صوت إنتاج نطاقٍ واسع من ترددات الصوت المختلفة عن طريق التحرك للخلف وللأمام بسرعة للنغمات الأعلى، أو ببطء للنغمات الأقل.

يحتوي مكبر الصوت المنزلي النموذجي على مكبر صوت كبير ومكبر صوت صغير حتى يتمكن من إنتاج نطاق كامل من الترددات. يستخدم دائرةً تسمى «دائرة التقاطع» (Crossover) لتقسيم الإشارة الكهربائية الواردة إلى جزء منخفض التردد؛ والذي يتم إرساله إلى مكبر الصوت الصغير، وجزء عالي التردد؛ والذي يذهب إلى مكبر الصوت الكبير.

تستخدم مكبرات الصوت التي تحتاج إلى إنتاج أصوات عالية التردد -أو الموجات فوق الصوتية خارج نطاق السمع البشري- أحياناً محولات طاقة كهروضغطية، بناءً على بلورات اهتزازية؛ بدلاً من إعداد الملف المغناطيسي التقليدي. غالباً ما يشار إليها باسم «مكبرات الصوت البلورية» أو مجرد «صفارات»، فهي تُستخدم أيضاً لإنتاج أصوات أشياء مثل رنين الهاتف وأجهزة إنذار الدخان؛ حيث تكون فعالية التنبيه أكثر أهميةً من جودته.

اقرأ أيضاً: 5 حيل لتعلم العزف على آلة موسيقية

كيف يعمل مكبر الصوت الإلكتروستاتيكي؟

الصورة: بيكسلز

ما لم تكن من عشاق الصوت والموسيقى الشغوفين، فمن المحتمل ألا تصادف أبداً مكبرات صوت إلكتروستاتيكية؛ والتي تُعرف أحياناً باسم «المكثفات الصوتية». على عكس مكبرات الصوت التي ذكرناها أعلاه؛ والتي تحتوي عموماً على مخاريط مدورة مثبتة في صناديق مربعة يتم ضربها ذهاباً وإياباً بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية، فغالباً ما تبدو مكبرات الصوت الكهروستاتيكية مثل الخزائن أو المشعات وتشبه المكثفات.

المكثف هو جهاز لتخزين الكهرباء باستخدام لوحين معدنيين متوازيين مفصولين بنوع من العازل – عادةً ما يكون الهواء أو البلاستيك. لنفترض أنك أخذت مكثفاً ضخماً وقمت بتغيير الشحنة الكهربائية على الألواح بسرعة؛ إذا تمكنت الألواح من التحرك، فإن الشحنة المتغيرة ستجعلها تهتز؛ مما يُرسل الصوت في الهواء.

في الممارسة العملية؛ تحتوي مكبرات الصوت الكهروستاتيكية على لوحين ثابتين على كلا الجانبين، ولوحة متحركة رفيعة جداً تهتز بينهما؛ وهو ما يماثل المخروط المتحرك في مكبر الصوت المغناطيسي التقليدي.

لكن على الرغم من أنها يمكن أن تنتج صوتاً ممتازاً؛ إلا أن لها عدداً من العيوب، فهي لا تعمل بشكل جيد عند الترددات المنخفضة إلا إذا كانت كبيرة الحجم جداً، كما أنها تحتاج إلى استخدام جهدٍ كهربائي عالٍ للعمل بفعالية؛ مما يعني أنها بحاجة إلى محولات كبيرة تستهلك قدراً كبيراً من الطاقة، وهي باهظة الثمن مقارنةً بمكبرات الصوت التقليدية. أشهر صانع لمكبرات الصوت الكهروستاتيكية هو شركة «كواد» الإنجليزية.

اقرأ أيضاً: لماذا تختلف أصواتنا في السجلات الصوتية؟