Электромагнитная индукция на службе рок-н-ролла

Электромагнитная индукция на службе рок-н-ролла

Рок-н-ролл, Хард Рок, Heavy Metal, Metalcore и куча других музыкальных стилей, которые появились благодаря одному-единственному инструменту — электрогитаре. Что мы знаем о ней? Наш музыкальный обозреватель (и по совместительству физик) Василий Виноградов продолжает серию публикаций об истории музыкальных инструментов. 

Василий Виноградов: Явление электромагнитной индукции… Сила этих трёх слов наверняка заставит вздрогнуть и поёжиться многих людей, ибо программа по физике за 9-й класс практически всегда идёт вразрез с половым созреванием, когда все мысли заняты девчонками и, например, рок-н-роллом, а никак не основами электротехники.

Но, историческая материя неумолима и в контексте причинно-следственных связей можно смело утверждать — без Майкла Фарадея, эту самую электромагнитную индукцию открывшего, никакого рок-н-ролла, возможно, и не было бы совсем. Нет, наверняка не обошлось бы без акустических инструментов (например, всё тех же гитар). И однозначно, изобретение металлических струн так же шло своим чередом. Но причём здесь «всё это ваше электричество» с Фарадеем?… Вот дк этому плавно сейчас и подведём нить повествования.

Звукосниматель типа ХАМБАКЕР. Источник фото pixabay.com
Звукосниматель типа ХАМБАКЕР. Источник фото pixabay.com

Итак, минули времена, когда всех, в том числе музыкантов, устраивало, что их инструменты звучат довольно тихо. Не слышно одного лютниста? Добавим к нему ещё двух! Не хватает «плотности звучания» двух виолончелей? Пусть будет пять! Таким образом, вольно или невольно, громкость звучащего музыкального ансамбля росла и увеличивалась, помогая «приобщаться к прекрасному» всё большему и большему количеству людей, готовых платить за билеты (хе-хе).

Но если, скажем, с ударными инструментами повысить громкость вполне себе прокатывало — дубась «погромчей» и вот ты уже выделяешься из оркестра. Конечно, у ударной мембраны любого барабана есть свой предел прочности, но он явно больше, чем у струн пытающегося перекрыть по громкости и уже рвущего в этом процессе струны, гитариста.

Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото pixabay.com
Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото pixabay.com

Так бы, может, и осталась бы гитара на музыкальных задворках общего ансамблевого звучания, если бы не стали задумываться, как увеличить громкость этого инструмента, ставшего ныне самым популярным на нашей планете.

Делалось это разными способами — от увеличения глубины корпуса гитары, до упомянутых уже металлических струн, обладающих куда большим КПД, чем струны из тонкого кишечника мелкого рогатого скота…

Тут-то и пригодился Фарадей со своей электромагнитной индукцией. Вернее, с её свойствами.

Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com
Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com

Изобретатель Ллойд Лоар в 20-е годы ХХ века успешно трудился в американской компании GIBSON, которая уже тогда была одной из ведущих производителей музыкальных инструментов. Обладая новаторским складом ума, он поставил себе нетривиальную задачу — изобрести звукосниматель для гитары, который бы крепился на корпус инструмента, чтобы «отвязать» уже гитариста от сидения на месте («Шоу — наше всё!» — авт. выкрик сквозь текст) и свести к минимуму образование «обратной связи», чем очень грешили и грешат микрофоны (обратная связь — feedback – тот самый противный свист, про который говорят «завёлся микрофон». прим. авт.). Предложенное им решение было далеко от современного конечного результата, но какое-то время активно применялось и представляло собой странного вида электрический конденсатор, где на две маленькие изолированные металлические пластинки подводили разнополярное питание. При этом, Лоар был не единственный, кто искал такое решение. Неугомонный Лестер Полфус, вошедший в историю музыки, как: «создатель многоканальной звукозаписи», «виртуозный гитарист Лес Пол» и «человек, чьим именем назвали придуманную им гитару» так же экспериментировал в направлении звукоснимателей для гитары, пробуя приспособить для этого картриджи для фонографа.

Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com
Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com

В 30-х годах изобретатели Джош Бьюкемп и Пол Барт ввели в конструкцию звукоснимателя катушку индуктивности, положив начало тому, что нынче принято называть «гитарный звукосниматель типа СИНГЛ» (single – англ.). И лишь только в 1955-м некто Сет Ловер — работник всё той же компании GIBSON, придумал и сконструировал двухкатушечный звукосниматель, прозванный в итоге «гитарный звукосниматель типа ХАМБАКЕР» (humbucker – англ.).

Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com
Звукосниматель типа СИНГЛ. Источник фото seymourduncan.com

Что СИНГЛ, что ХАМБАКЕР работают по одному принципу: в основе конструкции лежит постоянный магнит с примыкающими к нему металлическими сердечниками, вокруг которых намотана катушка индуктивности. При попадании в магнитное поле катушки движущегося проводника (с этой ролью вполне справляется колеблющаяся металлическая струна электрогитары) меняется магнитное поле и изменение ЭДС (электродвижущей силы). А это значит, что выход из такого звукоснимателя можно подключать к звукоусилительной аппаратуре! Что и требовалось музыканту-гитаристу в любое время.

Устройство звукоснимателя. Источник фото - Василий Виногшрадов.
Устройство звукоснимателя. Источник фото — Василий Виноградов.

Конечно же, у такого типа съёма звука есть помимо очевидных достоинств и неприятные недостатки. Например, СИНГЛ считается более качественно передающим все тембральные нюансы звукоснимателем, но при этом имеет склонность к «гудению». Эти паразитные частоты проникают в звуковой тракт по банальной причине — магнитная катушка является хорошей антенной и, как говорится, «собирает» все помехи. У ХАМБАКЕРА таких проблем нет. Собственно, и название этого звукоснимателя по сути можно перевести на русский язык, как «подавитель наводок». Дело в том, что у катушек их постоянные магниты расположены разной полярностью друг к другу, а намотка этих катушек произведена в разных направлениях. Это даёт то, что при попадании помехи в зону действия катушки, происходит суммирование сигнала от обеих катушек, но из-за такого хитрого расположения, помехи воспроизводятся в противофазе (если посмотреть график этих двух сигналов, то они как бы «отзеркаленные»), гася тем самым друг друга. Что это значит? Да только то, что на выходе остаётся лишь чистый звук струны! Таким образом, ХАМБАКЕР — «тихий» звукосниматель в плане помех, но более бедный по звучанию, по сравнению с СИНГЛом.

Итогом всего вышесказанного будет только один вывод: с 1955 года кардинальных изменений в конструкции гитарного звукоснимателя больше не было! Производились эксперименты с материалами сердечников, магнита, толщине намотки катушки, калибру проволоки, из которой эти катушки мотают, и немного корректировались размеры, НО в целом — конструкция осталась такой, как и была 65 лет назад. Вот такая вот, говоря простыми словами, картина: от Фарадея до наших дней!

Звукосниматели типа СИНГЛ. Источник фото pixabay.com
Звукосниматели типа СИНГЛ. Источник фото pixabay.com

P.S. Наверняка найдутся те, кто скажет, что автор пропустил целый раздел, где звук гитар ещё до изобретения звукоснимателей усиливали при помощи микрофонов. Так и было! Использовались, как допотопные угольные микрофоны (использовались массово до середины 90-х годов прошлого века в составе переговорных трубок телефонных аппаратов) с довольно ограниченным тембральным диапазоном, совершенно не способствующим передаче всех нюансов звучания инструмента, так и более привычные конденсаторные и динамические микрофоны, которые легко могли  передать всю красоту звука гитары и… и призвуки окружающего пространства, совершенно лишние в звуковом тракте озвучиваемого инструмента. Но в основе работы динамического микрофона так же лежит принцип электромагнитной индукции, но… Но это тема для отдельной статьи на «Сенсаций.Нет». 

Автор поста: Василий Виноградов