クリスタルテレフォン2



マイクとスピーカは表裏一体
○こんな実験です
圧電スピーカーを振動子としてスチレンコップに貼り付けた,糸電話のような簡単な構造の電話器です。電池がいらない,短時間でできる簡単工作です。

○こんなことが学べます
圧電物質を曲げることによって歪みが生じ,電圧が発生すること,その逆に電圧をかけると歪みが生じることがわかります。電話器は空気の振動と電気信号の相互変換でできることが分かります。

配線材の通る穴へ千枚通し等を刺し込み,ゆっくり共鳴箱から圧電素子を取り出す
○こんな仕組みです 
電話器の送話器は,音声(空気の振動)をマイクで電気信号に変換し,受話器は,電気信号(音声電流)をスピーカーによって音声(空気の振動)に変えます。
圧電素子は,空気の振動によって強制的に振動し,変位に応じた電圧をを発生します。また,逆に,音声に応じた電圧によって,変位の大きさが変わる(逆圧電効果)振動をします。
圧電素子は空気を振動させるには小さいので,弦楽器のように響鳴させる面積の広い物体に貼り付けると,音が大きくなります。ここでは,スチレンコップを使って音を大きく(または,音を大きな振動に)しました。スチレンコップのように,空気中に効率よく音を伝える仕組みを,音響学でのインピーダンスマッチングと言います。

圧電素子の金属板の周囲数カ所から起こして,ゆっくり共鳴箱から取り出します。

取り出した圧電素子の外周部分にゼリー状の瞬間接着剤を付け,スチレンカップの裏に貼り付ける

圧電素子に付けられた配線コードがはずれやすいので,ビニルテープでカップの端にとめる

圧電素子部分をカバーするようにプラ板を円形に切り抜いて,ビニルテープでとめる
○準備しよう 
圧電スピーカー 2個,スチレンカップ2個,細い電気コード,絶縁テープ,プラ板,半田,半田ごて,はさみ,ニッパ,瞬間接着剤(ゼリータイプ)

○入手先 圧電スピーカー:電気パーツ店(百均の電子メロディーなどから取り出すこともできます)

○作ってみよう 
@ 配線材の通る穴へ千枚通し等を刺し込み,圧電素子の金属板の周囲数カ所から起こして,ゆっくり共鳴箱から取り出します。
A 取り出した圧電素子の外周部分にゼリータイプの瞬間接着剤を付け,スチレンカップの裏に貼り付けます。
B 圧電素子に付けられた配線コードがはずれやすいので,ビニルテープでカップの端にとめます。
C 圧電素子部分をカバーするようにプラ板を円形に切り抜いて,ビニルテープでとめます。
D 5m程度の電気コードで圧電素子どうしを接続します。プラスマイナスの極性は気にする必要はありません。
○使い方  
二人一組でカップを持ち,聞き手と話し手を交互に交代しながら通話します。
マイク側は口からカップをどの程度離したらいいか研究してみましょう。
壁の影に隠れて,直接音が気にならないようにした方が,聞き取りやすいです。

○開発にあたって
圧電の例に,クリスタルイヤホンを使った「クリスタルテレフォン」を使ってましたが,内部の構造が見えにくく,また,音が小さいので,内部構造が見える,音も大きいタイプのものを試作しました。