Act. Expérimentale 1 partie : COMMENT FONCTIONNE UN HAUT

THEME 2 : SON ET MUSIQUE EMETTEURS ET RECEPTEURS SONORES (CHAP.4 DU LIVRE)
HAUT-PARLEUR ET MICROPHONE
Ch4 – TP haut-parleur- 1/5
Doc 6. La règle des 3 doigts (de la main DROITE)
Mots clés : casque audio (haut-parleur), microphone, enceintes acoustiques
Activité 1. ETUDE D’UN TRANSDUCTEUR ELECTRO-ACOUSTIQUE : LE HAUT-PARLEUR
Act. Expérimentale 1ère partie : COMMENT FONCTIONNE UN HAUT-PARLEUR ?
DOCUMENTS :
Doc 1. Définitions :
Transducteurs : Un transducteur est
un dispositif convertissant une
grandeur physique en une autre.
Un transducteur électro-acoustique
est un dispositif transformant un
signal électrique en un signal sonore
(ou un signal sonore en signal
électrique. Mais on parle alors plutôt
de transducteur acousto-électrique)
Saladier
Membrane
Pôle Sud
de l’aimant
Pôle Nord de l’aimant
Bobine
Pôle Nord de
l’aimant
Pôle Sud de l’aimant
Bobine
Doc 2.
Doc 3.
Doc 4.
Doc 5.
(radial)
Doc 7.Champ magnétique créé par un aimant
Cas d’un aimant en U
Cas d’un aimant droit

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Ch4 – TP haut-parleur- 2/5
 Découverte de la force de Laplace R R
RE
E
EA
A
A
On dispose d’une maquette « force de Laplace » (voir ci-contre).
Réalisez l’expérience et vérifiez qu’il est possible de faire bouger le rail
conducteur … sans le toucher !
1) En vous aidant du doc 6., ajoutez sur le schéma :
- le sens du courant qui circule dans la tige conductrice (fil conducteur)
- le vecteur champ magnétique  créé par l’aimant en U au voisinage de la tige
associé au sens de la force de Laplace 
 représentée sur le schéma.
2) Que se passe-t-il si on change le sens de courant ?
3) Que se passerait-il si le courant était alternatif ?
 Comment utiliser la force de Laplace pour générer une onde sonore ? A A
AN
N
NA
A
A
Matériel à disposition : - Fils électriques - Interrupteur
- Bobine de fil électrique suspendue à un cadre métallique à l’aide de ressorts - Aimant droit
- Générateur de tension continue (U = 4,5 V) - GBF (Tension d’amplitude 8 V, de fréquence f variable)
ATTENTION : on ne modifiera pas le réglage des amplitudes des tensions électriques délivrées par les générateurs.
En vous inspirant des documents et de vos connaissances de tronc commun, utilisez le matériel à
disposition pour générer un son audible. On expliquera le fonctionnement de ce « HP simplifié» en quelques
phrases et à l’aide des schémas ci-dessous (A compléter avec les symboles I,  et  ).
 Quels sont les paramètres à faire varier pour obtenir un son +/- aigu ? un son +/- fort ? A A
AN
N
NA
A
A
Utilisez le haut-parleur « réel » du labo (alimenté par un GBF) et complétez les phrases suivantes :
Pour obtenir un son plus aigu, il faut :
 diminuer  augmenter ……………………………………………………………………………………….……
Pour obtenir un son plus fort (plus intense), il faut :
 diminuer  augmenter ……………………………..……………………………………………………………….
1. Bobine vue de face 2. Bobine vue de dessus
3. Bobine vue de face 4. Bobine vue de dessus

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Ch4 – TP haut-parleur- 3/5
Act. Exp.2ème partie : Le HP du labo est-il plutôt un boomer, un medium ou un tweeter ?
Document. Les principales caractéristiques d’un haut-parleur sont :
- L’impédancede sa bobine mobile (4 ou 8 
généralement)
- Sa puissance électrique maximale admissible (ou
puissance de crête): sous peine de détérioration, on ne
doit pas dépasser cette valeur.
- Son rendement ou sensibilité : il représente la capacité du
haut-parleur à transformer l’énergie électrique en une grandeur
acoustique, le niveau sonore, mesuré en dB.
- Sa bande passante : c’est la bande de fréquences des
sons audibles que le haut-parleur est capable de
reproduire sans modification, sans perte notable du niveau
acoustique (Par ex., la bande passante à – 3 dB est le
domaine de fréquences pour lequel le niveau sonore est
supérieur à (Lmax – 3 dB)).
La bande passante d’un haut- parleur est étroitement liée à son
diamètre. On distingue trois sortes de hauts-parleurs :
1- Les boomers (de grand diamètre > 15 cm) pour les sons graves (20
Hz à 500 Hz)
2- Les mediums pour les sons médium (150 à 3000 Hz pour les hauts
de gamme)
3- Les tweeters (de petit diamètre :2,5 cm) pour les sons aigus (2000
à 20 000 Hz)
Matériel disponible :
- valise acoustique (chambre sourde) - sonomètre - haut-parleur - GBF - des fils.
- papier semi-logarithmique (méthode d’utilisation : voir fiche du livre de Spé p. 208)
C
C
Co
o
om
m
mp
p
pé
é
ét
t
te
e
en
n
nc
c
ce
e
e A
A
AN
N
NA
A
A
Proposez un protocole expérimental qui vous permettra de répondre à la problématique. Vous
préciserez le(s)paramètre(s) expérimentaux qu’il est important de maintenir constant(s).
Bande passante à -3 dB
L (dB)
f (Hz)

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Ch4 – TP haut-parleur- 4/5
SUITE DE L’ETUDE : ASDS C C
Co
o
om
m
mp
p
pé
é
ét
t
te
e
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n
nc
c
ce
e
e A
A
AP
P
PP
P
P
1. POURQUOI ENFERME-T-ON SOUVENT LES HAUTS-PARLEURS DANS DES ENCEINTES ACOUSTIQUES ?
La membrane d’un haut-parleur fait vibrer l’air devant elle mais aussi derrière elle. L’onde arrière est déphasée de
180° par rapport à celle de devant. Quand l’onde arrière rencontre l’onde avant, elles s’annulent. Le rendement
d’un haut-parleur est donc particulièrement mauvais quand il est utilisé seul. L’enceinte supprime les vibrations
arrière la plupart du temps : il s’agit d’une boîte hermétique, remplie ou capitonnée d’un matériau absorbant, dont
le but est d’emprisonner l’onde arrière et ainsi supprimer le court-circuit acoustique.
Les trois principaux types d’enceintes sont les suivants :
Questions :
1) Qu’est-il important d’éviter lorsqu’un haut-parleur génère une onde sonore ?
2) Quels sont les trois principaux moyens d’y parvenir avec une enceinte ?
2. COMPARAISON DU FONCTIONNEMENT D’UN HAUT- PARLEUR ET D’UN MICROPHONE
A l’aide du document ci-dessous et de l’animation micro.swf, comparer le principe de fonctionnement d’un
microphone à celui du haut-parleur.

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Ch4 – TP haut-parleur- 5/5
BILAN Act.1. : Que retenir sur les émetteurs et récepteurs sonores ?
 Un exemple d’émetteur sonore : le haut-parleur
Lorsqu’on soumet le haut-parleur à une tension électrique …………………………………….. imposée par un GBF,
la bobine du haut-parleur est parcourue par un courant électrique ………………………………………. .
Soumise au …………………………… ……………………………… créé par l’aimant présent dans le haut- parleur, la bobine subit
une force …… ……………………………………………… qui change régulièrement de ……………………………… :le sens de cette
force est lié aux sens du ………………………………. et du ……………………. ………………………………………. : il est régi par la
REGLE DES 3 DOIGTS (règle de la main DROITE).
La bobine se met à ………………………………………………., entraînant avec elle la ……………………………………….. du haut-
parleur.
Bobine et membrane vibrent simultanément, à la ……………………………………….. de la tension électrique appliquée aux
bornes du haut-parleur.
Ces vibrations entraînent des ……………………………….. et des ……………………………………….. des couches d’air adjacentes,
ce qui donne naissance à une onde ……………………………….. (onde …………………………………………..,
……………………………………., ……………………………………………., ………………………………………………………..) .
La hauteur du son dépend de …………………………………………………………………………………………………………………………. : plus
cette…………………………………………………………………………………………., plus le son est aigu.
L’intensité du son dépend de ……………………………………………………………………………………………………………………………… :
plus cette ………………………………………………………………………………….., plus le son est intense.
Un haut-parleur est un ……………………………………………….. ………………………………………….. - ………………………………….
La bande passante du haut-parleur est la bande de …………………………………………………des sons audibles que le haut-
parleur est capable de reproduire sans modification, sans perte notable du ………………………………………………………
(Par ex., la bande passante à – 3 dB est le domaine de fréquences pour lequel L >(Lmax – 3 dB)).
On distingue trois sortes de hauts-parleurs :
1- Les …………………………. (de grand diamètre > 15 cm) pour les sons …………………………….(20 Hz à 500 Hz)
2- Les ………………………….. pour les sons médium (150 à 3000 Hz pour les hauts de gamme)
3- Les ………………………….. (de petit diamètre :2,5 cm) pour les sons …………………………. (2000 à 20 000 Hz)
Les …………………………………….. permettent d’augmenter le …………………………………. du haut-parleur en empêchant le
court-circuit acoustique (extinction du son lors de la rencontre d’ondes sonores avant et d’ondes sonores arrière
déphasées de 180°).
 Un exemple de récepteur sonore : le microphone
Le microphone a un fonctionnement inverse de celui du haut-parleur. La mise en mouvement de sa membrane lors
de la réception de l’onde sonore fait apparaître une tension électrique aux bornes du micro (même fréquence et
amplitude proportionnelle à celle de l’onde sonore).
Un micro est un ……………………………………………….. ………………………………………….. - ………………………………….