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Arbeitsprinzipien von Lautsprecher
* Schallwandler * Tauchspulenlautsprecher * Piezoelektrischer * Ionen-Lautsprecher *
Top Schallwandler Lang ist es her, als die Schallwellen rein mechanisch erzeugt wurden. Beim Phonograph von T.A.Edison (1877) wurden sie zur Tonaufnahme rein mechanisch in eine Walze geritzt. Zum Abspielen versetzte die Tonspur wiederum eine Nadel in Schwingung und wurden durch ein Trichter (Horn) verstärkt. Heute übernehmen diese Aufgaben zwei getrennte Systeme. Das Mikrophon und der Lautsprecher. Doch so unterschiedlich sind diese Systeme gar nicht. Beide sind Schallwandler. Das Mikrophon ist legendlich optimiert um Schallwellen in ein elektrisches Signal zu wandeln. Der Lautsprecher wiederum ist optimiert um das elektrische Signal in Schallwellen zu wandeln.
Tauchspulenlautsprecher Die meisten Lautsprecher arbeiten nach dem Tauchspulenprinzip. Ein Leiter wird dabei ringförmig zu einer Spule der Schwingspule aufgewickelt. Die Schwingspule taucht in das Magnetfeld der Dauermagnete ein. Fliesst ein Strom durch die Schwingspule erzeugt diese selbst ein Magnetfeld. Die Wechselwirkungen der beiden Magnetfelder setzen die Schwingspule in Bewegung. Bei einem Gleichstrom wird die Spule allerdings nur auf eine Seite aus dem Magnetfeld ausgelenkt werden, je nach Polarität nach oben oder unten. Bei einem Musiksignal versucht die Schwingspule den elektrischen Schwingungen zu folgen. Die starr mit der Schwingspule verbundene Membran setzt die angrenzende Luft in Schwingungen. Das Signal wird hörbar. Eine Wegbegrenzung der Membran ist meist durch die Sieke und Zentriermembran gegeben. Mit zunehmender Auslenkung verstärkt sich die Federkraft. Diese sind aber auch dafür verantwortlich, dass die Membran in ihre Ursprungslage zurückkehrt.Top
Top Piezoelektrischer WandlerBeim piezoelektrischen Wandler wird der piezoelektrische Effekt ausgenutzt. Wird an ein Piezokristall eine Spannung angelegt verformt er sich. Diese Prinzip ist auch umkehrbar. Verformt man den Kristall gibt er eine Spannung ab (Anwendung: Druckmessdosen). Bei einer Wechselspannung (Musiksignal) beginnt der Kristall zu Schwingen proportional zur Frequenz und Spannung. Da seine Amplitude sehr klein ist, wird er an eine Konusmembran angekoppelt und eignet sich nur als Hochtonlautsprecher. Piezolautsprecher brauchen keine Frequenzweiche, da seine Impendanz kapazitiv ist. Dadurch werden tiefe schädliche Frequenzen und Gleichstrom abgekoppelt. Seine Belastbarkeit wird in Volt angegeben (Normalerweise max. 25V) nicht wie üblicherweise in Watt. Piezolautsprecher sind oft sehr Preiswert. TopIonen-Lautsprecher Wohl zu den exotisten Wandlern gehört der Ionen-Lautsprecher. Er ist der einzige Wandler der eine praktisch masselose Membran besitzt. Der ideale Lautsprecher was seine Schallerzeugung angeht. Beim Ionen-Lautsprecher handelt es sich um einen abgeschirmten HF Oszillator (Funksender). Seine Ausgangsleistung entzündet einen Lichtbogen der mit dem Musiksignal moduliert wird. Die Helligkeit und Temperatur des Lichtbogens beginnen zu schwanken im Rhythmus der Musik. Da das Volumen der Luft mit steigender Temperatur zunimmt , werden die angrenzenden Luftmoleküle angestossen und Schallwellen können sich ausbreiten. Das gleiche geht vor sich bei Blitz und Donner. Nun ist wohl auch klar das mit einem Ionen-Lautsprecher, in der Praxis, nur hohe Töne erzeugt werden können. Seine Nachteile: Der Aufbau eines Wandlers dieser Art ist sehr hoch. der maximale Schalldruck ist begrenzt. Wird er ohne Katalysator betrieben bildet sich Ozon. (Ozon macht sich durch unangenehmen Geruch bemerkbar) Ionenhochtöner von .avi 260kb