스피커는 어떤 과학적 원리로서작동하는 건가요?

Question

문득 스피커는 어떤 과학적 원리로 소리를 연결하여 증폭시키고 즐이고 하는 건지 궁금하네요 스피커에 숨어있는 과학적 원리엔 무엇이 있는지 궁금해요

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 전기 신호 변환: 스피커의 핵심 부품은 전자 신호를 기계적인 운동으로 변환하는 소리 코일입니다. 전기 신호가 스피커의 코일을 통해 흐르면, 코일 주위에 자기장이 생성됩니다.

2. 자기장과 전류 상호작용: 코일 주위의 자기장은 영구 자석인 자석과 상호작용합니다. 전기 신호의 변화에 따라 코일 주위의 자기장이 변하면, 코일은 강제로 움직이게 됩니다.

3. 진동 생성: 코일이 움직이면 이는 스피커의 진동체에 연결됩니다. 이러한 진동을 통해 공기 중에 압력 변화가 발생하고, 이는 우리가 듣는 소리로 인식됩니다.

4. 음향 파동 생성: 스피커의 진동체가 공기를 압축하고 이완시키면서 음파 파동이 형성됩니다. 이 파동은 우리의 귀로 전달되어 소리로 인식됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

스피커는 내부 회로로 부터 보내온 전기 신호를 일정한 박자나 멜로디에 맞춰 공기를 진동시키는 장치인 스피커에 전기 신호를 입력합니다.

즉, 전기에너지가 진동에너지로 변환되는 과정을 통해 소리를 냅니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

스피커는 진동판을 진동시켜 소리를 내며 보이스코일 진동판 영구자석으로 구성되어 있으며 보이스 코일은 코일 모양으로 감긴 도선으로 진동판에 부착되어 있습니다 영구자석은 보이스 코일 주위에 위치하고 있습니다 작동원리는 앰프에서 스피커로 전기 신호가 들어오면 보이스 코일이 진동하게 되고 보이스 코일이 진동하면 영구자석에 의해 진동판이 진동하고 진동판이 진동하면서 공기를 진동시켜 소리가 발생합니다

Answer 4

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

스피커(영어: speaker, 문화어: 확성기, 고성기, 스피카) 또는 스피커 시스템은 전기 신호를 소리로 바꿔 주는 전자기계의 변환기이다. 확성기(擴聲器, loudspeaker)라고도 부른다.

북을 치면 소리가 난다. 북을 세게 칠수록 북의 가죽이 크게 진동하고, 주변에 있는 공기의 진동도 커져서 소리의 세기가 커지게 된다. 즉, 북의 가죽에서 진동이 일어나 소리를 냈다고 할 수 있다. 그리고, 북의 진동수가 크면 높은 소리가 나고, 진동수가 작으면 낮은 소리가 난다. 스피커도 이와 마찬가지로 진동을 통해서 소리를 낸다.

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.

가볍고 공간을 적게 차지하는 스피커를 만들 수는 없을까? 필름형 스피커(압전 스피커)는 이 의문점을 해결해준다. 특수 소재에 압력이나 진동을 가하여 형태를 변형시키면 재료의 표면에 전하가 생성되어 전류가 흐르게 된다. 이러한 효과를 압전효과라고 한다. 전하를 띤 압전 물질에 전류를 흐르게 하면 진동을 한다.

즉, 기계적 에너지와 전기에너지가 상호 전환한다고 할 수 있다. 이러한 원리를 이용한 것이 필름형 스피커(압전 스피커)이다. 필름형 스피커는 폴리불화비닐리덴(PVDF)이라 불리는 고분자화합물 필름으로 만들어진다. 이 필름의 표면에 압력을 가하여 전극을 형성하도록 가공한다. 전극이 형성된 필름에 소리 정보를 가진 전기 신호를 흘려 보내면 진동을 한다.