Wie funktioniert ein Lautsprecher?

Ein Lautsprecher macht aus Strom Bewegung und aus Bewegung Schall. Der Strom fließt durch eine Spule, die im Feld eines Magneten sitzt. Weil er ständig die Richtung wechselt, wird die Spule abwechselnd nach vorn gedrückt und zurückgezogen. Sie bewegt eine Membran, die die Luft anschiebt. So entstehen Druckwellen, die wir als Ton hören.

Töne und Bilder

Lautsprecher zum Drehen und Durchschauen

Was drinnen passiert

1Der Strom kommt an

Der Verstärker schickt die Musik als Wechselstrom durch das Kabel zu den Anschlüssen hinten an der Box. Innen führen Drähte und dünne Litzen ihn bis zur Schwingspule. Der Strom wechselt dauernd die Richtung, genau im Takt der Musik.
2Spule und Magnet

Die Schwingspule steckt in einem schmalen Spalt zwischen Ringmagnet und Polkern. Fließt Strom durch sie, wird sie selbst zu einem Magneten. Je nach Stromrichtung drückt der Dauermagnet sie nach vorn oder zieht sie nach hinten.
3Die Membran schiebt Luft

Spule und Membran sind fest verklebt und bewegen sich zusammen. Nach vorn drückt die Membran die Luft zusammen, nach hinten lässt sie sie dünner werden. Sicke und Zentrierspinne halten sie in der Mitte und ziehen sie in die Ruhelage zurück.
4Der Schall wandert

Zusammengedrückte und verdünnte Luft wechseln sich ab und laufen als Welle durch den Raum, mit etwa 343 Metern pro Sekunde. Die Luft selbst wackelt nur hin und her. Im Ohr bringt die Welle das Trommelfell zum Schwingen.
5Ein tiefer Ton

Bei einem tiefen Ton von 50 Hertz schwingt die Membran 50-mal pro Sekunde vor und zurück, mit einem Weg von einigen Millimetern. Die Druckwellen liegen fast 7 Meter auseinander. Die Figur zeigt das stark verlangsamt.
6Ein hoher Ton

Bei 1000 Hertz schwingt die Membran 1000-mal pro Sekunde, viel schneller und mit viel kleinerem Weg. Die Wellen folgen dicht aufeinander, nur etwa 34 Zentimeter auseinander. Lauter heißt: mehr Strom, die Membran schwingt weiter aus.

Die wichtigsten Teile

Membran: Der Trichter aus Papier oder Kunststoff, der die Luft anschiebt; in der Mitte deckt eine Kappe den Spalt gegen Staub ab.
Schwingspule: Eine Spule aus dünnem Kupferdraht auf einem Röhrchen, das an der Membran klebt; durch sie fließt der Strom der Musik.
Magnet: Ein Ring aus Ferrit, ein Dauermagnet, der mit Polplatte und Polkern ein starkes Magnetfeld im Spalt erzeugt.
Polkern: Der Eisenzapfen in der Mitte, um den die Schwingspule herumschwingt; er führt das Magnetfeld genau durch die Spule.
Zentrierspinne: Ein gewellter Stoffring hinter der Membran, der die Spule mittig im Spalt hält und wie eine Feder zurückzieht.
Sicke: Der weiche Gummirand vorne, der die Membran mit dem Korb verbindet und sie trotzdem frei schwingen lässt.
Korb: Das Gestell aus Metall, das Magnet, Spinne, Sicke und Membran an ihrem Platz hält und an die Box geschraubt ist.
Anschlüsse: Die beiden Klemmen hinten an der Box, rot für Plus und schwarz für Minus; hier kommt das Kabel vom Verstärker an.

So erklärst du es deinem Kind

4–6 Jahre: Im Lautsprecher sind ein Magnet und ein kleiner Drahtring. Wenn Musik kommt, hüpft der Drahtring ganz schnell vor und zurück und schubst eine Papierschale an. Die schubst die Luft, und die Luft kommt bis in dein Ohr.
7–9 Jahre: Die Membran federt wie ein Trampolin vor und zurück und stößt dabei die Luft an. Tiefe Töne sind langsame, große Hüpfer, hohe Töne ganz schnelle, kleine. Den Schwung geben Strom und Magnet.
ab 10 Jahren: Strom durch eine Spule macht sie zu einem Elektromagneten. Im Feld des Dauermagneten spürt sie eine Kraft, die mit der Stromrichtung wechselt. So folgt die Membran genau dem Musiksignal und erzeugt Druckwellen in der Luft.

Tanzende Reiskörner

Spanne Frischhaltefolie straff über eine Schüssel und streue ein paar Reis- oder Zuckerkörner darauf. Stell einen Lautsprecher direkt daneben und spiel Musik mit viel Bass oder einen tiefen Ton. Die Körner hüpfen. Danach bei leiser Musik ganz sanft die Fingerspitzen auf die Membran legen: Sie zittert.

Sicherheit

Die Membran nur ganz sanft berühren: eingedrückt oder eingerissen ist sie kaputt.
Nicht mit dem Ohr dicht an einen laut spielenden Lautsprecher gehen, laute Musik aus der Nähe kann das Gehör schädigen.

Häufige Fragen

Wie funktioniert ein Bluetooth-Lautsprecher?

Innen steckt derselbe Lautsprecher mit Magnet, Spule und Membran. Dazu kommen ein Funkempfänger, der die Musik als Daten vom Handy empfängt, ein Wandler, der daraus wieder ein elektrisches Signal macht, ein Verstärker und ein Akku. Kabellos ist also nur der Weg vom Handy zur Box.

Wie funktioniert der Lautsprecher im Handy?

Genauso, nur winzig: ein flacher Magnet von wenigen Millimetern, eine kleine Spule und eine dünne Membran. Oft fehlt sogar die Zentrierspinne. Weil die Membran so klein ist, bewegt sie wenig Luft, darum klingen tiefe Töne aus dem Handy dünn.

Warum brummen Lautsprecher?

Meist steckt eine Brummschleife dahinter: Zwei Geräte sind über mehr als einen Weg mit der Erde verbunden, etwa über Steckdose und Antennenkabel. Dann fließt ein kleiner Strom mit den 50 Hertz des Stromnetzes, und der Lautsprecher spielt ihn als tiefes Brummen. Den Schutzleiter am Stecker darf man dagegen nie abkleben.

Was hat ein Lautsprecher mit Physik zu tun?

Er zeigt zwei Dinge aus dem Physikunterricht. Ein Strom im Magnetfeld spürt eine Kraft, die Lorentzkraft. Und Schall ist eine Druckwelle, in der die Luft abwechselnd verdichtet und verdünnt wird. Wie oft das pro Sekunde passiert, bestimmt die Tonhöhe.