カセットテープの録音再生に欠かせない2つの自然法則。

カセットデッキのいろは 第41回
 

こんにちは、こんばんは。西村音響店の西村です。

音響店のブログをご覧くださり、ありがとうございます。

今回は、カセットテープと物理を組み合わせたテーマでお話しします。テーマは、『カセットテープの録音再生に欠かせない2つの自然法則』。


 

 中学校の理科、高校の物理で、○○の法則というキーワードがたくさん出てきます。

 カセットテープが好きな方は、中学や高校は30年以上前の話になってしまうと思います。当時皆さんが学生だったころは、どんなものを習ったのでしょうか?

 現在と昔で習う内容はだいぶ変わっていると思いますが、さすがに『オームの法則』は変わっていないと思います(笑)

 

 さて、カセットテープの話題に移りましょう。

 カセットテープは磁力を使って録音や再生を行う媒体です。実は、カセットテープの録音と再生に、理科の教科書で登場する法則が2つ利用されています。

 それが、

  • 右ねじの法則
  • 電磁誘導の法則

 

 

録音は『右ねじの法則』

 まずは簡単に、カセットテープに音が録音される仕組みの流れを確認しておきましょう。

 カセットテープへ録音するには、アンプから送られてきた電気信号を録音ヘッドで磁力に変換します。その磁力を、接触している磁気テープに与えることで音を記録できるという仕組みです。

 

 ポイントは電気信号を磁力に変換すること。

 ここで、『右ねじの法則』が登場します。『アンペールの右ねじの法則』ともいいます。

 

 『右ねじの法則』は、例えば、鉄の針金に電流を流すと、針金自身が磁石になるという現象のことをいいます。たとえ1本の針金でも、本当に僅かですが磁石になっています。物理の用語を使うと、「磁場が発生する」という表現です。

この現象は、1820年にデンマークのエルステッドという方によって発見されました。今でも保磁力の単位としてエルステッドが使われています。

 もう一つ例を挙げると、電磁石があります。僕の小学校では、中に鉄くぎを入れたストローに銅線をぐるぐる巻いて電磁石を作る実験がありまし
た。銅線を巻く回数を増やすほど、鉄クリップがくっつく数が多くなりましたね。

 

 さて、カセットテープはどうでしょうか。『電気信号から磁力へ変換する』というポイントを思い出してください。この仕事を行っているのは、何の部品かというと「録音ヘッド」です。

 録音ヘッドといっても、正体はコイルです。大きさは全然違いますが、鉄くぎを入れて銅線をぐるぐる巻いたストローと原理は同じです。

 外からは見えませんが、録音ヘッドの中に小さなコイルが入っています。そのコイルに電流を流すことにより、磁力が発生します。その磁力をカセットテープに与えれば、音が記録できるというわけです。

 

 録音ヘッドは『電気信号から磁力へ変換する』仕事を果たしています。

 

 カセットテープの録音は『右ねじの法則』です。

 

 

再生は『電磁誘導の法則』

カセットテープを再生する原理は、録音と逆になります。

ポイントは『磁力を電気信号に変換する』です。

 

 理科の授業で、円状に銅線を巻いて穴に棒磁石を差し込むと電流が流れるという実験がありました。授業でやったことのある方であれば、検流計の針が左右どちらかにぴくっと振れたのを覚えているはずです(笑)

 これを『電磁誘導の法則』と習いました。『ファラデーの電磁誘導の法則』ともいいます。

 さらには、この実験が期末試験に出題されました。「棒磁石を動かした時の磁場を図に示せ。」などという問題だったと思いますが、矢印の向きを暗記すれば絶対取れるというサービス問題でしたね。懐かしいです。

 

 さて、カセットテープの再生も、磁石を動かすと電流がながれる原理と同じです。カセットテープでいう棒磁石は、録音されたテープです。テープがコイルの入った再生ヘッドの表面を通過すると、発電されて電流が流れます。

 再生ヘッドが『磁力を電気信号に変換する』仕事を果たしているのです。

 ただし、発電される電流はとても小さいため、一旦アンプで増幅されます。その後、イコライザーなどの処理を行って、やっと我々の耳に音が届くという流れです。

 

ちなみにレコードの針(カートリッジ)も同じ『電磁誘導の法則』が使われています。MM型とMC型とありますが、どちらも使っている法則は同じで、磁石を動かすかコイルを動かすかの違いです。

 災害用ラジオについているダイナモ発電機も同じことがいえると思います。周りに磁石が付いていて、コイルと繋がったハンドルを回せば、携帯電話を充電出来たりします。

 周りを見渡してみると、色々なところに電磁誘導の法則が使われています。それくらい、自然法則の中でも基幹となる法則の1つだと思います。

 

まとめ

 今回は、カセットテープを自然法則の目線からお話ししました。カセットデッキの専門書にも録音や再生の仕組みが書かれていますが、さらに遡っていくと電磁気学に辿り着きます。
 
 大学で電磁気学の講義がありましたが、当時はあまり興味はありませんでした。試験が終われば殆ど忘れてしまいます。しかし、カセットデッキの研究をしていくうちに電磁気学の重要性に気付き始め、次第に自分で勉強するようになりました。

 電磁気学の視点を持つことで、カセットテープの世界観がまた変わってきたように感じます。

 

 最後までお読みいただき、ありがとうございました。

 

前回の記事
第40回 取扱説明書コピー付きの中古カセットデッキは違法?