Магнитный звукосниматель

Магнитный звукосниматель — это электромеханическое устройство, преобразующее механические колебания струны в электрический сигнал посредством изменения магнитного поля. Является основным типом звукоснимателей для электрогитар, бас-гитар и некоторых других струнных инструментов. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции.

История

Первые магнитные звукосниматели были разработаны в 1920-х — 1930-х годах, когда возникла необходимость усиления звука гитары в больших джазовых оркестрах. В 1931 году компания Rickenbacker (США) представила электрогитару «Frying Pan» («Сковорода») с первым серийным звукоснимателем. Он представлял собой катушку с постоянным магнитом, намотанную на стальной сердечник.

В 1930-х годах инженер Gibson Ллойд Лоар разработал более совершенную конструкцию звукоснимателя, известную как «blade pickup» (лезвийный звукосниматель), который использовался в гитарах Gibson ES-150. В 1940-х годах появились звукосниматели с отдельными магнитными полюсами для каждой струны.

Ключевым этапом стало изобретение в 1950-х годах звукоснимателя типа «humbucker» (от англ. humbucking — подавление фона) инженером Сетом Лавэром, работавшим на Gibson. Это позволило значительно снизить уровень электрических помех (гула) от переменного тока.

Устройство и принцип действия

Основными элементами магнитного звукоснимателя являются:

1. Магнитная система: Один или несколько постоянных магнитов (обычно из феррита, альнико (AlNiCo) или самарий-кобальта), создающих магнитное поле в области струн. Магниты могут быть выполнены в виде отдельных цилиндрических полюсов (по одному под каждой струной) или общего лезвия.
2. Катушка индуктивности: Одна или несколько катушек, намотанных медным эмалированным проводом (обычно диаметром 0,04–0,06 мм) на каркас вокруг магнитной системы. Количество витков может варьироваться от нескольких тысяч до 10–12 тысяч.
3. Выводы: Электрические контакты для подключения к схеме инструмента (регуляторы громкости, тембра, переключатели).

Принцип действия: Колеблющаяся в магнитном поле стальная струна изменяет магнитный поток, пронизывающий катушку. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в катушке возникает переменная электродвижущая сила (ЭДС), частота и амплитуда которой соответствуют частоте и амплитуде колебаний струны. Этот слабый сигнал затем передаётся на усилитель.

Классификация

Магнитные звукосниматели классифицируются по нескольким признакам.

По типу конструкции

1. Однокатушечные (Single-coil): Используют одну катушку. Отличаются ярким, прозрачным, детализированным звуком, но подвержены электрическим помехам (фону переменного тока 50/60 Гц). Характерны для гитар Fender (Stratocaster, Telecaster).
2. Хамбакеры (Humbucker): Используют две катушки, соединённые последовательно или параллельно, с противоположной полярностью магнитов и противоположным направлением намотки. Это позволяет подавлять внешние электромагнитные помехи (фаза помехи в катушках противоположна, и они взаимно компенсируются). Звук хамбакера — более плотный, мощный, с меньшим количеством высоких частот. Характерны для гитар Gibson (Les Paul, SG).
3. P-90: Разновидность однокатушечного звукоснимателя с более широкой катушкой и магнитами, расположенными под струнами. Занимает промежуточное положение между классическим single-coil и humbucker по звуку и помехозащищённости.

По типу магнита

• AlNiCo (Альнико): Сплав алюминия, никеля и кобальта. Разные марки (AlNiCo 2, 3, 5, 8) дают разные характеристики звука: от мягкого и тёплого (AlNiCo 2) до яркого и агрессивного (AlNiCo 5). Классический материал для винтажных звукоснимателей.
• Керамические (Ferrite): Ферритовые магниты. Дешевле, обеспечивают более высокую выходную мощность и более резкий, «злой» звук. Часто используются в бюджетных и хай-гейн (high-gain) звукоснимателях.
• Самарий-кобальт (Samarium Cobalt): Редкоземельные магниты. Обеспечивают очень высокую магнитную силу при малых размерах. Используются в специализированных звукоснимателях.
• Неодимовые (Neodymium): Самые мощные современные магниты. Позволяют создавать компактные звукосниматели с высоким выходным сигналом.

По способу крепления

• Открытые (Open-coil): Катушка не закрыта крышкой. Встречаются у хамбакеров и некоторых синглов.
• Закрытые (Covered): Катушка закрыта металлическим колпачком (обычно из никелированной латуни или хромированной стали), что влияет на звук (снижает высокие частоты) и защищает обмотку.
• Сквозные (Through-hole): Магниты проходят через отверстия в корпусе гитары и крепятся с обратной стороны.

Характеристики

Основные электрические параметры, влияющие на звук:

• Индуктивность (L): Измеряется в генри (Гн). Определяет частотную характеристику: чем выше индуктивность, тем больше спад высоких частот и тем «жирнее» звук. У хамбакеров индуктивность обычно выше (4–8 Гн), чем у синглов (2–3 Гн).
• Постоянное сопротивление (DC Resistance): Измеряется в омах (Ω). Косвенно указывает на количество витков провода. Чем выше сопротивление, тем выше выходной сигнал, но тем меньше высоких частот. Типичные значения: 5–7 кОм для синглов, 7–16 кОм для хамбакеров.
• Резонансная частота (Resonant Peak): Частота, на которой звукосниматель имеет максимальную чувствительность. Определяет характер звука (яркость, звонкость). Обычно находится в диапазоне 2–6 кГц.
• Выходной сигнал (Output): Измеряется в милливольтах (мВ). Определяет громкость сигнала, подаваемого на усилитель. Высокий выходной сигнал (high-output) позволяет перегружать усилитель на меньшей громкости.

Применение

Магнитные звукосниматели являются стандартным компонентом электрогитар и бас-гитар. Они используются во всех жанрах современной музыки:

• Рок, металл: Хамбакеры с высоким выходным сигналом для плотного, агрессивного звука.
• Блюз, джаз: Однокатушечные звукосниматели (AlNiCo) или хамбакеры с низким выходом для тёплого, динамичного звука.
• Поп, фанк, кантри: Однокатушечные звукосниматели для яркого, «звенящего» звука.
• Шугейз, инди: Часто используются звукосниматели с нестандартными характеристиками (например, с низким выходом и высокой резонансной частотой).

Кроме гитар, магнитные звукосниматели применяются в некоторых электромандолинах, электробалалайках, электроконтрабасах и других инструментах.

Интересные факты

• Первый серийный хамбакер Gibson PAF (Patent Applied For) был разработан в 1955 году и считается одним из самых желанных звукоснимателей среди коллекционеров.
• Звукосниматели с активной электроникой (например, EMG) используют встроенный предусилитель, работающий от батарейки, что позволяет получить очень чистый, без помех, сигнал с плоской частотной характеристикой.
• Существуют звукосниматели с регулируемой индуктивностью (например, Seymour Duncan P-Rails), которые позволяют переключаться между режимами single-coil, humbucker и P-90.
• Магнитное поле звукоснимателя может влиять на колебания струны, вызывая эффект «струнного притяжения» (string pull), что может приводить к нежелательным призвукам (wolf tones).

Критика и недостатки

Основные недостатки магнитных звукоснимателей:

• Подверженность помехам: Однокатушечные звукосниматели сильно подвержены электромагнитным наводкам от бытовой техники, освещения и усилителей. Хамбакеры решают эту проблему, но не полностью.
• Влияние на звук: Звукосниматель не является «прозрачным» преобразователем; он вносит свои искажения в частотную характеристику, что может не нравиться музыкантам, стремящимся к максимально чистому звуку.
• Ограниченный динамический диапазон: По сравнению с пьезоэлектрическими или оптическими звукоснимателями, магнитные имеют меньший динамический диапазон и могут «зажимать» звук при сильной атаке.
• Износ: Со временем магниты могут терять свою силу, а обмотка — перегорать или замыкать.

Источники

• The Guitar Handbook (Ralph Denyer)
• The History of the Electric Guitar (Tony Bacon)
• Pickups: The Inside Story (Bill Lawrence)
• Guitar Electronics: Understanding Wiring and Pickups (Dan Erlewine)
• Seymour Duncan Pickup Guide (Seymour Duncan)
• Gibson PAF Pickup History (Gibson Brands)