探究铁氧体棒在通电线圈中的发声机理

将铁氧体棒插入信号发生器供电的线圈中,在某些频率下,铁氧体棒开始发出声音,这是2020年中国大学生物理学术竞赛(CUPT)的第4题.在交流电设备中存在同样的现象.目前普遍认为这是因为变压器中的铁芯在交变磁场中被磁化,磁致伸缩引起振动而产生噪声,但是对于该现象的详细研究还比较少.我们首先利用敲击法测得铁氧体棒的固有频率,与本文构建的理论模型相验证.然后通过大量的实验探究其发声特性,分析了激励频率、发声频率与固有频率三者的关系.研究发现,以固有频率或者固有频率倍频、分频作为激励频率,均可使铁氧体棒发出声音.固有频率共振声音的主要来源是固有频率,同时泛音列和沉音列对声音也有贡献.