Wie funktioniert ein Lautsprecher?

Lautsprecher
Bild: Pixabay (CC0) / ottlukas14
Folgende verwandte Fragen werden ebenfalls beantwortet:
  • Wie ist ein Lautsprecher aufgebaut?
  • Wie entstehen Töne durch einen Lautsprecher?
  • Wie funktioniert ein Mehrkanal-Lautsprecher?
  • Wie funktioniert ein Kopfhörer?
Schnelle Antwort für eilige Leser:
Ein Lautsprecher besteht aus einer Membran, einer Spule und einem Permanentmagneten. Das elektromagnetische Prinzip sorgt dafür, dass der elektrische Strom vom Verstärker die Membran in Schwingung versetzt. Die entsprechenden Luftdruckveränderungen sind als Schall wahrnehmbar.

Lautsprecher können ganz klein sein (z.B. in einem Smartphone) oder groß (z.B. das Lautsprecherpaar einer HiFi-Anlage) und erzeugen „wie durch Geisterhand“ Musik und andere Töne.

Welchen physikalischen Gegebenheiten sich ein Lautsprecher bedient und wie der praktische Aufbau von einem Schallwandler aussieht, ist hier einfach erklärt.

Übrigens: Ein Kopfhörer funktioniert ganz ähnlich.

Wie ist ein Lautsprecher aufgebaut?

Ein Lautsprecher besteht aus drei funktionalen Komponenten:

  1. Eine Membran, deren Schwingungen den Ton erzeugen.
  2. Ein Magnet (genauer ein Permanentmagnet).
  3. Eine bewegliche Spule, durch die elektrischer Strom fließt.

Angeordnet sind die einzelnen Baugruppen in einem Gehäuse.

Die einzelnen Bauteile sind so angeordnet, dass aufbauend auf dem elektromagnetischen Prinzip Schallwellen erzeugt werden können. Wie dadurch Töne entstehen, ist folgend erklärt.

Wie entstehen Töne durch einen Lautsprecher?

Vom Verstärker wird Wechselstrom zum Lautsprecher geleitet.

Dieser elektrische Strom fließt durch die Spule, die um den Magneten gewickelt ist.

Wie aus der Physik bekannt, erzeugen elektrische Leiter ein Magnetfeld. Das Magnetfeld, welches sich um die Spule in Folge des anliegenden elektrischen Stromes vom Verstärker aufbaut, wirkt auf den Permanentmagneten.

Dadurch wird die Spule abwechselnd angezogen oder abgestoßen – je nachdem welche Spannung vom Verstärker anliegt.

Dies wird in der Physik als elektrodynamisches Prinzip bezeichnet.

Durch die Bewegungen der Spule wird druck aufgebaut und weggenommen. Die Membran vollzieht dadurch die Bewegungen der Spule mit.

Durch die Schwingungen der Membran wird der Luftdruck in der Umgebung. Diese Luftdruckveränderungen werden vom Ohr als Schallwellen wahrgenommen.

So erzeugt der Lautsprecher letztlich Töne.

Weitere Details zur Funktionsweise des Lautsprechers sind in diesem YouTube-Video (extern) anschaulich dargestellt.

Wie funktioniert ein Mehrkanal-Lautsprecher?

Hochwertige Lautsprecher im HiFi- oder Heimkino-Bereich bestehen genau genommen aus mehreren Lautsprechern – z.B. einem Hochtöner, einem Mitteltöner und einem Tieftöner.

Die einzelnen Schallwandler werden in der Regel übereinander in einem Gehäuse angeordnet.

Jeder Schallwandler im Gehäuse ist für einen bestimmten Frequenzbereich zuständig.

Ein solcher Mehrkanal-Lautsprecher benötigt sodann eine Frequenzweiche (aufgebaut mit Widerständen, Kondensatoren und Spulen).

Die Frequenzweiche isoliert einzelnen Frequenzbereiche und leitet die entsprechenden Frequenzen an den zuständigen Schallwandler weiter.

Und wie funktioniert ein Kopfhörer?

Je nach Konstruktionsweise des Kopfhörers basiert die Funktionsweise auf dem gleichen elektromagnetischen Prinzip wie beim Lautsprecher.

Da die Schallwandler direkt am Ohr anliegen, sind geringere Luftdruckveränderungen ausreichend, um die entsprechenden Schallwellen zu erzeugen. Das erlaubt eine kompakte Bauweise.

Bei einem Kopfhörer kommen jedoch auch weitere Schallwandler-Techniken zum Einsatz: elektrodynamisch, isodynamisch bzw. orthodynamisch oder Magnetostat, Balanced-Armature-Schallwandler, elektrostatisch oder piezoelektrisch.

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Diese Antwort haben wir zuletzt am 11. Mai 2018 aktualisiert.

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