Lautsprecher & Mikrofon

Kopfhörer, Handylautsprecher, die Boxen im Kino: Überall entsteht Klang aus Strom. Und wenn du in ein Mikrofon sprichst, passiert genau das Umgekehrte, aus Klang wird Strom. Das Erstaunliche daran: In fast jedem Lautsprecher und im klassischen Mikrofon stecken dafür nur drei Bauteile, eine Membran, eine Spule und ein Magnet. Wie die zusammenspielen, schauen wir uns jetzt an.

Schall ist zitternde Luft

Alles, was du hörst, ist Luft, die schnell hin und her schwingt. Wie oft sie pro Sekunde schwingt, nennt man Frequenz und misst sie in Hertz (Hz). Schnelle Schwingungen hörst du als hohe Töne, langsame als tiefe. Wie kräftig die Luft schwingt, bestimmt die Lautstärke. Die Schwingung selbst wandert dabei durch die Luft, bei Zimmertemperatur mit rund 340 Metern pro Sekunde. Teilst du diese Geschwindigkeit durch die Frequenz, bekommst du die Wellenlänge, also den Abstand von einem Wellenberg zum nächsten. Wer Klang erzeugen will, braucht dafür nur eines: etwas, das die Luft ganz genau im richtigen Takt anschubst.

Der Lautsprecher: Strom bewegt die Membran

Im Lautsprecher sitzt eine leichte Membran, oft eine Art Trichter aus Papier oder Kunststoff. An ihrer Rückseite klebt eine Drahtspule, und die steckt im Feld eines starken Dauermagneten. Fließt Strom durch die Spule, wird sie selbst zum Magneten und wird vom Dauermagneten angezogen oder abgestoßen. Die Musik kommt als Wechselstrom an, der ständig seine Richtung und Stärke ändert. Die Spule zuckt also genau im Takt der Musik vor und zurück, nimmt die Membran mit, und die Membran schubst die Luft an. Aus einem elektrischen Signal ist Schall geworden.

Das Mikrofon: derselbe Trick rückwärts

Jetzt kommt der Aha-Moment: Ein dynamisches Mikrofon ist im Kern derselbe Aufbau, nur läuft alles rückwärts. Deine Stimme trifft auf eine Membran und bringt sie zum Schwingen. Auch hier hängt eine Spule an der Membran und bewegt sich im Feld eines Magneten. Und wenn sich eine Spule in einem Magnetfeld bewegt, entsteht in ihr eine elektrische Spannung. Diesen Effekt nennt man Induktion. Die Schwingung deiner Stimme wird so Punkt für Punkt in ein elektrisches Signal übersetzt. Deshalb kannst du übrigens einen Kopfhörer notfalls als Mini-Mikrofon benutzen, es ist wirklich dieselbe Maschine.

Vom Signal zurück zum Klang

Damit schließt sich der Kreis: Schwingung wird Signal wird Schwingung. Beim Telefonieren macht dein Mikrofon aus deiner Stimme ein Signal, das als Daten um die halbe Welt reist. Am anderen Ende macht ein winziger Lautsprecher daraus wieder genau die Schwingung, die deine Stimmbänder erzeugt haben. Das Mikrofonsignal ist allerdings sehr schwach, deshalb sitzt zwischen Mikrofon und Lautsprecher immer ein Verstärker, der das Signal kräftiger macht, ohne seine Form zu verändern.