Hallo Freunde,
Lasst uns mal eben schnell überdenken, was wir bisher an Effekten gesehen haben. Erst mal ist da die offensichtliche, aber gutmütige Grundresonanz des Schwingungssystems. Dann die Induktivität der Schwingspule, die - ohne dass die Bewegung der Spule dafür zunächst relevant wäre - zu höheren Frequenzen hin sich der angelegten Spannung entgegenstellt. Und dann das Lautsprecherchassis als Mikrofon. Bevor wir zu weiteren Effekten kommen, möchte ich den Effekt der Induktivität aber doch noch etwas genauer beleuchten.
Auf den ersten Blick ist das einfach. Die Schwingspule hat einen ohmschen Widerstand und eine Induktivität. Das ist ein einfacher Tiefpass erster Ordnung für den Strom, der da durch soll. Sowas wird man ja wohl in den Griff kriegen. Mitnichten:
Amplitudenmodulation durch auslenkungsabhängige Induktivität
Betrachten wir zur Anschauung mal ein normales sog. elektrodynamisches Lautsprecherchassis, egal, ob oben an der Schwingspule eine konusförmige Membran, eine Kalotte oder sonst ein Kunstwerk anschließt. In dem nachfolgenden Bildchen habe ich mal versucht, die für die folgenden Betrachtungen wesentlichen Teile hinzumalen:
Betrachten wir mal zunächst den Schwingspulenkörper mit den Windungen der Schwingspule, ohne den Rest. Das ist eine Luftspule, und die hat einen ohmschen Widerstand und eine Induktivität. Nun kann man die Induktivität einer Spule ja bekanntlich erhöhen, indem man der Spule einen Eisenkern gibt. Es muss kein Eisen sein, wichtig ist die Eigenschaft, dass die sog.
relative Permeabilität größer als 1 ist. Das ist die Eigenschaft, Magnetfeldlinien bündeln zu können, grob gesagt.
Schauen wir uns unter dem Aspekt nun mal das gezeichnete Antriebsystem des Lautsprechers an. Man sieht eine Luftspule, in der bis etwas über die Hälfte ein Eisenkern reingeschoben ist, nämlich der T-förmige Polkern. Bewegt man nun die Schwingspule rein und oder raus, verschiebt sich die Spule relativ zu diesem Eisenkern. Schwingspule rein, mehr Eisen drin, Schwingspule raus, weniger Eisen drin. Die typischen Änderungen der Spuleninduktivität, die hieraus resultieren, liegen bei +-10% des Wertes bei Mittellage, wenn man das Chassis mit seiner max. linearen Auslenkung betreibt.
Die Impedanz des Chassis, die bei Frequenzen deutlich oberhalb der Resonanz im Wesentlichen durch die Reihenschaltung aus Schwingspulenwiderstand und -induktivität gebildet wird, kann also, je nach Auslenkung, erheblich schwanken. Nehmen wir mal an, der 20cm-Bass einer Box dürfte von ganz unten bis sagen wir 400Hz an einer UGK-Endstufe spielen. In der Musik streicht nun gerade einer seinen Kontrabass bei sagen wir 30Hz, und die Bratsche sägt bei sagen wir 300Hz mit ihrer Grundfrequenz. Für den Effekt habe ich ein Bildchen zur Amplitudenmodulation (AM) bei Wiki geklaut, die schwarze Linie oben wäre die Membranauslenkung mit den 30Hz des Kontrabasses. In der roten Linie darunter ist zusehen, welcher Schwingspulenstrom daraus für die 300Hz, aus dem eigentlich gleichmäßigen Anstrich des Violaspielers, wird. Die blaue Schwingung (Frequenzmodulation) vergessen wir jetzt mal.
Die 300Hz werden amplitudenmoduliert, weil sich mit der Auslenkung durch den Kontrabass mit 30Hz die Impedanz des Lautsprechers ändert. Lautsprecher gerade von den 30Hz nach außen ausgelenkt -> Induktivität kleiner -> Impedanz kleiner -> Strom größer. Und umgekehrt.
Das ist kein schöner Effekt, das gibt dem Geigentönchen etwas ausgesprochen Raues, wogegen ja bekanntlich besonders Sigi sehr allergisch reagiert. Was kann man dagegen tun? IGK und fertig. Bei IGK wird der Strom ohne Gnade durch die Spule getrieben, egal, welche Induktivität verzweifelt versucht, ihn zu behindern.
Viele Grüße und schönes Wochenende
Gert