물리 1, 저음 증폭, 고음 증폭 스피커 문제 해법

안녕하세요, 설군입니다.

 

저주파 통과 필터, 고주파 통과 필터

라고도 하는데요.

 

축전기나 코일등을 연결시켜 축전기, 코일의 특성(진동수에 따라 축전기, 코일의 저항이 달라진다)을 이용해서

진동수가 낮은걸 잘 통과시키고

진동수가 높은걸 잘 통과시키고

이런걸 이용한 회로에 대한 문제가 많습니다.

 

 

먼저 코일은 진동수가 높을수록 코일자체의 저항이 커진다.

축전기는 진동수가 낮을수록 코일자체의 저항이 커진다.

 

그런데 진동수라는게 전류의 진동수를 말하는건데,

전류가 떨리나요? 직류전원의 경우에는 진동하지 않으므로

코일, 축전기가 장착되어있는 회로는 교류회로인것입니다.

 

이것이 작은 열쇠입니다. 문제에서 교류회로라는 말이 있어야하고. 그 회로의 진동수값도 정해줘야하는거죠.

 

 

 

이 문제는 코일이 연결되어있네요.

코일은 진동수가 클수록 저항값이 커지는데요.

 

만약 진동수가 크다면, 코일의 저항값이 커지므로 V=IR에 의해서 코일의 저항값이 커지면 코일에 걸리는 전압이 증가하고요.

코일과 저항은 직렬 연결이기때문에. 코일에 걸리는 전압이 증가하면 저항에 걸리는 전압은 감소합니다.

 

그런데 다시 저항은 스피커와 병렬이기때문에 저항에 걸리는 전압과 스피커에 걸리는 전압은 같고요.

아까 위에서 코일에 걸리는 전압은 大, 저항에 걸리는 전압은 小이므로. 스피커에 걸리는 전압도 小이고.

 

따라서 스피커에 걸리는 전압이 小이므로 소리도 작아요.

 

 

진동수가 크다 -> 소리가 작다.

즉 작은 소리는 잘 안들린다는거죠. 아예 안들린다는 건 아닙니다!!!!!!!!!!!!

즉 이 회로는 고주파는 작게들리는. 저주파는 잘들리는. 저주파 통과필터인것입니다.

 

진동수가 큰 소리는 막아낸다는거죠.

저음만 들리는거죠.

 

 

 

1번은 기본적인 코일의 원리이고요. (코일에 흐르는 전류의 진동수가 크면 코일의 유도 리액턴스(코일의 저항)은 커진다.)

2번은 말한대로 이 회로가 고주파 방어기니까. 고주파는 잘 안들리는것입니다.

 

 

 

 

 

이거는 앞선것과 다르게 코일이 축전기로 바뀌어있습니다.

그냥 그림만 외운다면 쉽죠.

 

앞에것과 다르니까. 앞에껀 저주파통과필터니까 이건 고주파통과필터다.

 

 

 

왜 그런지 또 살펴보면.

 

 

만약 진동수가 큰 전류가 들어온다면 축전기는 저항이 작아집니다.

V=IR에 의해서. 축전기의 저항은 작으니까 축전기에 걸리는 전압이 작고

 

축전기와 저항R은 직렬연결이므로. 축전기에 걸리는 전압이 작으면 저항R에 걸리는 전압은 커집니다.

 

그런데 여기서 저항과 스피커는 병렬연결이므로 둘의 전압은 같고.

따라서 저항에 걸리는 전압이 크니까 스피커에 걸리는 전압도 큽니다.

 

따라서 진동수가 큰 신호가 들어오면, 스피커에서 그 소리는 크게들립니다.

고주파는 통과한다는거죠. 고주파통과필터.

 

 

 

여기까지만 알고계시면 되는것입니다!

물리 1은 얍삽하게도. 중학교 때 배웠던 직렬 연결의 성질, 병렬 연결의 성질, 옴의 법칙을 다 알아야 완벽하게 이해가되는거죠.

 

 

 

 

 

A, B, C, D가 각각 어떤 주파수를 통과시키는 필터인지 찾아봅시다.

 

 

(가)에서, 진동수가 큰 신호를 걸어준다면?

 

A쪽을 먼저 봅시다.

코일은 저항이 커질것이고. 따라서 전압은 커질것입니다. 그래서 A는 전압이 커질것이고요.

따라서 A는 고주파 통과필터네요.

 

 

진동수가 큰 신호를 걸어준다면?

이제 B쪽을 봅시다.

B쪽의 코일역시 저항이 커질것이고. 전압이 커질것입니다. 그런데 코일과 B스피커는 직렬연결이므로

코일의 전압이 증가하면 B스피커는 전압이 감소하므로

고주파는 통과못시킨다고 보면됩니다. 따라서 B는 저주파 통과필터네요.

 

 

 

(나)에서, C쪽에서 진동수가 큰 신호를 걸어준다면?

축전기의 저항의 작아질것이고 전압이 낮아질텐데. C도 병렬연결이므로 전압이 낮아질것입니다.

즉 C는 고주파는 통과못시키는 저주파 통과필터라는거죠.

 

이런식으로 D는 고주파 통과필터네요.

 

A: 고주파 통과필터(고음용 스피커)

B: 저주파 통과필터(저음용 스피커)

C: 저주파 통과필터(저음용 스피커)

D: 고주파 통과필터(고음용 스피커)

 

이런 식입니다.