Ersterstellung: 16.04.2020

letzte Bearbeitung: 2020, 2023, 2024, 2025

dynamisches Mikrofon und dynamischer Lautsprecher:

Mikrofon und Lautsprecher:

Eine Spule, die mit sechs Punkten in einer Zeichnung dargestellt wird, taucht in das Magnetfeld des ringförmigen Dauermagneten ein, der als Topfmagnet bezeichnet wird oder wie ich es mal formuliere auch als Kuchenformmagnet bezeichnet werden kann. Jeweils eine einzelne Zeichnung stellt den Querschnitt durch den Kuchenformmagneten dar. Die Spule ist mit dem Mikrofon- oder Lautsprechermembran mechanisch steif verbunden. Sie ist elastisch, beweglich an dem Gehäuse des Mikrofons oder Lautsprechers aufgehängt. Das Kuchenformmagnet ist auch an dem Gehäuse befestigt.

Die Magnetfeldlinien des Kuchenformmagneten zeigen auf der linken Seite des Querschnitts nach links, also ist der Nordpol des Magneten in der Mitte, der Südpol am linken Rand und an der rechten Seite des Querschnitts, am rechten Rand, ist wieder der Südpol.

Mikrofon:

Erklärung durch die elektromagnetische Induktion:

Zunächst wird die linke Seite des Kuchenformmagneten betrachtet. Die Spule und damit der Draht wird jetzt heruntergedrückt. Auf der linken Seite des Querschnitts gilt: Die Magnetfeldlinien der Elektronen im Draht gehen hinter der Bildebene nach links und vor der Bildebene nach rechts (Linke-Faust-Regel). Sie addieren sich somit hinter der Bildebene mit den Magnetfeldlinien des Kuchenformmagneten und vor der Bildebene subtrahieren sie sich mit den Magnetfeldlinien des Kuchenformmagneten. Die Elektronen werden somit in Richtung von hinter der Bildebene nach vor der Bildebene herbeigedrückt.

Wenn die Spule sich in von-Unten-nach-Oben-Richtung bewegt, werden die Elektronen, in die entgegengesetzte Richtung, von vor der Bildebene nach hinter der Bildebene weggedrückt.

Bei Betrachtung der rechten Seite des Kuchenformmagneten ergibt sich folgendes:

Wenn der Membran sich nach unten bewegt gehen die Magnetfeldlinien eines Elektrons wie geschrieben hinten nach links und vorne nach rechts (Linke-Faust-Regel). Weil das Ständermagnetfeld aber hier von Nord nach Süd nach rechts zeigt, subtrahieren sich die Magnetfeldlinien der Elektronen hinter der Bildebene und vor der Bildebene addieren sie sich.

Das bedeutet, dass die Elektronen vom Betrachter weg in die Bildebene hineingedrückt werden.

Bei umgekehrter Membranbewegung bewegen sich die Elektronen zum Betrachter her.

Lautsprecher:

Erklärung durch das Gesetz von der Lorentz-Kraft:

Der Strom soll jetzt auf der linken Seite des Querschnitts der Spule von vor der Bildebene nach hinter der Bildebene hineinfließen. Die Magnetfeldlinien rings um den Strom sind jetzt gegen den Uhrzeigersinn gerichtet (Linke-Faust-Regel). Die Magnetfeldlinien des Kuchenformmagneten addieren sich zu den Magnetfeldlinien des Drahtes der Spule an der Oberseite. An der Unterseite des Drahtes subtrahieren sich die Magnetfeldlinien. Der Draht und damit die gesamte Spule wird herunter gedrückt.

Bei einer Bewegung der Elektronen von hinter Bildebene nach vor der Bildebene am linken Teil des Kuchenformmagneten, wird die Spule nach oben gedrückt.

Auf der rechten Seite des Kuchenformmagneten gilt folgendes:

Die Elektronen der Spule werden jetzt von hinter der Bildebene nach vor der Bildebene herbeigedrückt. Das bewirkt, dass die Magnetfeldlinien der Elektronen im Uhrzeigersinn gerichtet sind. Das bewirkt weiterhin, dass das Magnetfeld eine einzelnen herausgegriffenen Elektrons über dem Elektron sich mit dem Ständermagnetfeld addiert und unter dem Elektron sich mit dem Ständermagnetfeld subtrahiert. Das bewirkt, dass die Spule und der Membran nach unten gedrückt wird.

Bei umgekehrter Stromrichtung wird die Spule nach oben gedrückt.

Der Strom, der durch den Verstärker dem Lautsprecher aufgezwungen wird, fließt bei gleicher Bewegungsrichtung der Spule, in die entgegengesetzte Richtung, wie der Strom des Mikrofons bei dieser Bewegungsrichtung der Spule. Das entspricht der Lenz´schen Regel.