Lautsprecher

Ein Lautsprecher ist ein elektromechanisches Bauteil, das elektrische Signale in Luft-Schallsignale umwandelt. Dahinter steckt das Prinzip des elektrodynamischen Schallwandlers. Die meisten Lautsprecher arbeiten auch heute noch nach diesem Prinzip.

Aufbau

Der Lautsprecher besteht aus einem starken ringförmigen Magneten, in dessen Innern sich ein Eisenkern befindet. Zwischen Magnet und Eisenkern befindet sich eine bewegliche Spule, die sehr viele Kupferdraht-Windungen hat. An der Spule ist die Membran des Lautsprechers aufgehängt.

Wie entsteht ein Ton?

Fließt ein Strom durch die Spule, dann bewegt sie sich zwischen Magnet und Eisenkern hin und her. Die Bewegungen sind mit einem Zittern oder Schwingen vergleichbar. Ihre Bewegungen werden auf die Membran übertragen. Dadurch werden die Luftmoleküle angestoßen und hörbare Geräusche verursacht.
Die Spule schwingt in Abhängigkeit der Frequenz des Wechselstroms hin und her. Die Membrane erzeugt dabei einen hörbaren Ton in der gleichen Frequenz.
Die Membran hat ein bestimmtes Gewicht, dass beschleunigt, bzw. abgebremst werden muss. Je größter die Membran, desto größer ist ihre Masse. Bei schnellen Änderungen des Wechselstroms kann die Membran nicht mehr folgen. Es entstehen Verzerrungen.

Wiedergabe von hohen und tiefen Tönen

Das menschliche Hörempfinden spielt sich im Bereich von 16 Hz bis 20 kHz ab. Es gibt aber keine Lautsprecher, die das gesamte Frequenzspektrum wiedergeben können. Deshalb ist das Hörspektrum in verschiedene Bereiche aufgeteilt und wird unterschiedlichen Lautsprechern zugeführt.
Tiefe Töne (kleine Frequenz) werden auf Tiefton- oder Basslautsprechern wiedergegeben. Sie werden auch als Tieftöner bezeichnet. Sie besitzen meist eine große Membran. Die menschliche Wahrnehmung scheitert an der Ortung von tiefen Tönen. Das macht man sich bei der Platzierung von Lautsprechern zu nutze. Meist ist ihr Aufstellungsort, zumindest in kleinen Räumen, egal. Deshalb haben Mehrlautsprecher-Systeme nur einen Basslautsprecher, der irgendwo in der Mitte platziert ist.
Mittel- oder Hochton-Lautsprecher geben hohe Töne (hohe Frequenzen) wieder. Sie werden auch als Hochtöner bezeichnet. Sie besitzen eine kleine Membran. In Mehrlautsprecher-Systemen werden sie um die hörenden Personen positioniert. Dadurch entsteht eine räumliche Tonwiedergabe.
Frequenzweichen, bestehend aus Spulen, Kondensatoren und Widerständen, sorgen dafür, dass jeder Lautsprecher nur den Frequenzbereich (hoch oder tief) zugeführt bekommt, den er am besten wiedergeben kann. So werden unschöne Verzerrungen vermieden.

Klangqualität

Ohne Gehäuse klingt ein Lautsprecher blechern und leise. Der Grund liegt in der Bewegung der Membran. Wenn sie sich nach vorne bewegt, dann entsteht dort ein Überdruck und gleichzeitig hinter der Membran ein Unterdruck. Da die Luft sich immer ausgleicht, fließt die Luft um den Lautsprecher herum. Man bezeichnet das als "akustischen Kurzschluss". Um die Klangqualität eines Lautsprechers zu verbessern, wird er in ein geschlossenes Gehäuse eingebaut wird. Im Prinzip geht es darum, den Weg der Luft zu verlängern, den sie braucht, um den Druckunterschied auszugleichen.
Doch nicht immer klingt der Lautsprecher besser. Je nach Abmessung des Gehäuses bilden sich Resonanzen, die bestimmte Töne verstärken oder vermindern. Wie man eine optimale Klangqualität erzielt, das ist eine Wissenschaft für sich. Dahinter stecken aufwendige Berechnungen und technische Tricks, um das Resonanzverhalten in den Griff zu bekommen. Deshalb sind teurere Lautsprecher in der Regel auch die besseren. Damit ist gemeint, dass sie besser klingen.

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