스피커가 소리를 발생시키는 과학적인 원리가 궁금합니다.

Question

안녕하세요

우리 일상에서 상당히 자주 볼 수 있는 스피커는 전기 신호를 소리로 내주는 수단인데요.

이 스피커에서 소리가 발생하는 과학적인 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

스피커는 전기 신호를 소리로 변환하는 장치입니다.

스피커는 오디오 기기로부터 전기 신호를 입력 받는데, 이 전기 신호에는 소리의 높낮이와 강도에 대한 정보를 포함하고 있습니다.

가장 먼저 오디오기기로 부터 입력된 전기 신호는 스피커 내부의 증폭기를 통해 증폭되고 증폭된 전기 신호는 스피커 내부의 보이스 코일로 전달됩니다. 보이스 코일은 전기 신호를 전자기력으로 변환하고 보이스 코일에 흐르는 전류가 변하게 되면, 보이스 코일 주변의 자석과 상호 작용하는 전자기력이 생성되게 됩니다. 그리고 이 보이스 코일은 스피커 내 자석의 자기장에 의해 움직임이 발생하고, 보이스 코일의 움직임은 콘에 전달, 콘은 공기 진동을 생성하여 소리를 만드는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

스피커는 소리를 발생시키는데 과학적인 원리를 사용합니다. 주된 원리는 전자기파를 음향신호로 변환하는 것입니다.

스피커는 소리를 발생시키기 위해 전자기파를 생성합니다. 일반적으로, 전자기파 생성을 위해 전기 신호를 사용하는데, 이는 오디오 소스로부터 전송됩니다. 전기 신호는 스피커의 전자기파 생성 장치인 드라이버에 의해 받아들여집니다.

드라이버는 전기 신호를 받아들여 음향 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 드라이버는 전자 기기, 전자 자석, 진동체 등으로 구성되어 있습니다. 전기 신호가 드라이버에 전달되면, 전자 기기는 전기 신호를 전자 자석에 전달하여 자석을 작동시킵니다. 이러한 작동으로 인해 진동체가 움직이면서 주변 공기를 압축하고 이완시키는 소리 파동을 생성합니다.

진동체가 공기를 압축하고 이완시키는 과정은 소리 파동으로 나타납니다. 이 소리 파동은 주변 공기를 통해 전달되어 우리의 귀에 도달하면 우리는 소리를 듣게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

전기신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법에 따라 동전형 ·전자기형 ·정전형 ·유전체형 ·자기왜형 등이 있다.

동전형 : 가장 널리 쓰이는 방식으로, 동전형은 영구자석의 자기장 내에 있는 코일(보이스코일)에 음성신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용한 것이다. 성능이 좋은 것이 특징이다.

전자기형 : 영구자석 끝에 설치한 코일에 음성전류를 흘려 보내어 코일 사이에 있는 철편을 진동시키고 이 진동을 레버에 의해 진동판에 전하여 소리를 방사하는 원리를 이용한다. 취급이 간단하나, 고역특성이 나쁘고 일그러짐이 많아 점차 사용이 줄고있다.

도선 주위에 나침반을 놓고 도선에 전류를 흘러주면 나침반 바늘이 움직인다. 이는 도선에 전류가 흐를 때 그 주변에 자기장이 생긴다는 사실을 의미한다. 이 성질을 이용하여 전자석을 만들 수 있다. 쇠못에 에나멜(enamel) 선을 감고 에나멜선에 전류를 흘러주면 쇠못은 자석이 된다. 자석이 된 쇠못을 영구자석에 가까이 가져가면 밀어내거나 당기는 힘이 작용한다. 이러한 원리로 스피커를 만들 수 있다.

스피커에는 진동을 하는 진동판이 있다. 이 진동판에 에나멜 선을 감은 것과 같은 코일(coil)을 붙인다. 이 코일을 보이스 코일 (voice coil)이라고 한다. 보이스 코일을 영구자석 가까이 놓고, 코일에 소리 정보를 가진 전류를 흘러주면 플레밍의 왼손 법칙 1) 에 따라 코일이 힘을 받아 움직인다.

코일과 붙어있는 진동판이 진동을 하면 공기가 진동하여 소리가 나게 된다. 이것이 스피커에서 소리가 나는 기본 원리이다. 진동판을 진동시키는 방식에는 여러 가지가 있다. 구동 방식에 따라 다이내믹 스피커, 정전형 스피커, 압전 스피커, 이온형 스피커, 진동면이 얇은 박막형 스피커 등이 있다.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

스피커에서 소리가 발생하는 원리는 음파의 진동입니다. 스피커는 전기 신호를 받아 진동판을 움직이게 합니다. 이때, 진동판이 공기를 진동시키고, 이 공기의 진동이 소리로 전달됩니다.

스피커의 구조는 크게 코일, 자석, 진동판으로 구성됩니다. 코일은 전기 신호를 받아 자기장을 형성합니다. 이 자기장은 자석과 상호작용하여 코일을 움직이게 합니다. 코일이 움직이면, 진동판이 움직이게 됩니다.

진동판은 공기를 진동시키는 역할을 합니다. 진동판은 일반적으로 종이, 플라스틱, 금속 등의 재질로 만들어집니다. 진동판의 크기와 두께는 소리의 크기와 음색에 영향을 미칩니다.

스피커의 종류는 크게 다이내믹 스피커와 전기 음향 스피커로 나눌 수 있습니다. 다이내믹 스피커는 가장 일반적인 스피커로, 코일과 자석을 이용하여 소리를 발생시킵니다. 전기 음향 스피커는 코일과 자석을 사용하지 않고, 전기 신호를 직접 진동판에 가하여 소리를 발생시킵니다.