Jak działa mikrosłuchawka? Indukcja wyjaśniona po ludzku

Kiedy ktoś pierwszy raz widzi mikrosłuchawkę, zadaje zwykle to samo pytanie: skąd ona bierze dźwięk, skoro nie ma kabla ani anteny? Odpowiedź jest prostsza, niż się wydaje. Cały zestaw działa jak transformator rozciągnięty na kilkanaście centymetrów – po jednej stronie jest pętla na szyi, po drugiej maleńka cewka w uchu.

Zasada w jednym zdaniu

Prąd płynący przez przewód wytwarza wokół niego pole magnetyczne. Gdy prąd zmienia się w rytm dźwięku, pole też się zmienia – a zmienne pole magnetyczne wzbudza prąd w każdej cewce, która znajdzie się w pobliżu. To zjawisko indukcji elektromagnetycznej, opisane przez Faradaya w XIX wieku. Mikrosłuchawka po prostu odbiera ten „przepisany” prąd i zamienia go z powrotem na dźwięk.

Tor dźwięku krok po kroku

1. Telefon (albo inne źródło) wysyła dźwięk do pętli – bezprzewodowo przez Bluetooth lub kablem przez gniazdo jack.
2. Pętla indukcyjna ma w sobie mały wzmacniacz. Przepuszcza sygnał audio przez przewód zawieszony na szyi. Wokół przewodu powstaje zmienne pole magnetyczne.
3. Cewka w mikrosłuchawce – nawinięta na rdzeniu mniejszym od ziarenka ryżu – „łapie” to pole. Indukuje się w niej bardzo słaby prąd o kształcie oryginalnego dźwięku.
4. Wzmacniacz w słuchawce, zasilany baterią, podbija ten sygnał do poziomu, który jest w stanie poruszyć przetwornik.
5. Przetwornik (miniaturowy głośnik, podobny do tych z aparatów słuchowych) zamienia prąd na drgania powietrza w kanale usznym.

Dlaczego słuchawka musi być blisko pętli

Pole magnetyczne słabnie bardzo szybko wraz z odległością. Dlatego pętlę nosi się na szyi, a nie w kieszeni spodni – ucho musi być w zasięgu kilkunastu, najwyżej kilkudziesięciu centymetrów od przewodu. To ograniczenie ma też dobrą stronę: sygnału nie da się podsłuchać z drugiego końca sali, bo po prostu tam nie dociera.

Z tego samego powodu ważne jest ułożenie. Słuchawka najlepiej odbiera, gdy jej cewka jest mniej więcej równoległa do linii pola. W praktyce oznacza to, że pętla powinna leżeć swobodnie wokół szyi, a nie być zwinięta w kłębek pod pachą. Jeśli dźwięk słabnie przy obróceniu głowy, zwykle wystarczy poprawić ułożenie przewodu.

Po co bateria w tak małej słuchawce?

Energia, która dociera do słuchawki przez pole magnetyczne, jest znikoma. Wystarczy, żeby przenieść informację o dźwięku, ale nie wystarczy, żeby ten dźwięk było dobrze słychać. Dlatego w mikrosłuchawkach indukcyjnych siedzi wzmacniacz zasilany maleńką baterią srebrową – najczęściej typu SR416SW.

Wyjątkiem są słuchawki magnetyczne. Nie mają ani baterii, ani wzmacniacza – to po prostu magnes w obudowie, który drga w polu pętli. Są tańsze i jeszcze mniejsze, ale grają ciszej i wymagają mocniejszej pętli.

A mikrofon? Jak mówić przez mikrosłuchawkę

Sama mikrosłuchawka tylko odbiera dźwięk. Żeby rozmawiać, potrzebny jest mikrofon – i ten zawsze znajduje się w pętli albo w telefonie. Pętle Bluetooth z wbudowanym mikrofonem działają jak zestaw słuchawkowy: odbierasz połączenie i mówisz normalnym głosem, a mikrofon ukryty przy module pętli zbiera mowę. W pętlach na kabel jack mikrofon jest zwykle w przewodzie, jak w zwykłych słuchawkach do telefonu.

Szczegóły obu rozwiązań opisujemy w artykule Pętla indukcyjna: Bluetooth czy jack?

Skąd biorą się szumy i trzaski

Skoro słuchawka odbiera pole magnetyczne, to odbiera też każde inne pole w okolicy. Źródłem zakłóceń bywają:

• transformatory i zasilacze (np. w lampach, ładowarkach, sprzęcie AGD),
• przewody elektryczne w ścianach i podłodze,
• bramki bezpieczeństwa i systemy antykradzieżowe w sklepach,
• sam telefon, jeśli leży tuż przy słuchawce.

Zwykle objawia się to cichym brzęczeniem albo buczeniem. Najczęściej wystarczy odsunąć się od źródła albo przełożyć telefon dalej od głowy. Więcej przyczyn i sposobów zebraliśmy w poradniku Mikrosłuchawka szumi, cicho gra albo milczy.

Najważniejsze w skrócie

• Mikrosłuchawka odbiera dźwięk przez indukcję magnetyczną z pętli noszonej na szyi.
• Pętla łączy się z telefonem przez Bluetooth albo kabel jack.
• Słuchawki indukcyjne mają baterię i wzmacniacz; magnetyczne działają bez zasilania, ale ciszej.
• Zasięg to kilkadziesiąt centymetrów – dlatego pętla musi być blisko ucha.