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Wie funktioniert ein Lautsprecher? Schallwandler erklärt

Damit du deine Musik hören kannst, muss sie zu deinen Ohren gelangen. Das ist die Aufgabe von Lautsprechern. Wie diese funktionieren und welche Arten es gibt, erklären wir dir hier.
HIFI.DE Ratgeber | Wie funktioniert ein Lautsprecher? Bild: Anthony @ pexels.com

Deine Lautsprecher haben – zusammen mit deinem Hörraum – den größten Einfluss auf den Klang deiner Anlage. Aber wie funktionieren Lautsprecher überhaupt? Wie kommt deine Musik durch die Boxen an dein Ohr? Die Antwort ist recht einfach, es gibt aber einige Besonderheiten. Wir werden ein wenig in die Physik einsteigen müssen, aber keine Sorge, wir schaffen das gemeinsam.

So funktioniert ein Lautsprecher – Von Strom, Magneten und Schallwellen

Elektromagneten kennst du vielleicht noch aus dem Physikunterricht. Fließt Strom durch einen Draht, entsteht ein Magnetfeld. Wickelst du diesen Draht zu einer Spule auf, verstärkt sich das Magnetfeld. Umgib die Spule nun mit einem Dauermagneten und sie wird sich entweder zu ihm oder von ihm weg bewegen – je nachdem, in welche Richtung der Strom durch den Draht fließt. Wenn du jetzt eine Membran an der Spule befestigst, bewegt sich diese im Rhythmus des Stroms – und versetzt dabei Luft in Schwingungen.

Nichts anderes passiert in einem Lautsprecher: Der HiFi-Verstärker verwandelt dein Musiksignal in elektrische Energie, die stark genug ist, die Spule samt Membran in Schwingungen zu versetzen. Die Luft überträgt diese Schwingungen an dein Trommelfell. Die Membran schwingt in der Regel so schnell, dass du es mit bloßem Auge nicht sehen kannst. Dein Ohr kann es jedoch hören. Kommt in deiner Musik etwa ein Ton mit der Frequenz 1.000 Hertz vor (etwa von einer menschlichen Stimme) schwingt die Membran 1.000 Mal in der Sekunde vor- und zurück. Je schneller sie sich bewegt, desto höher ist der Ton.

Querschnitt Elektrodynamischer Treiber Wikipedia
Bei einem elektrodynamischen Treiber fließt Strom durch eine Spule, die sich dadurch in einem magnetischen Feld vor- und zurückbewegt. Die an ihr befestigte Membran schwingt mit. Sicke und Spinne sorgen dafür, dass diese Schwingung kontrolliert passiert. | Bild: Ulfbastel @ Wikipedia

Das ist auch der Grund, warum Hochtöner meistens deutlich kleiner sind als Mitteltöner, die ihrerseits meistens kleiner sind als Basstreiber. Denn je größer der Treiber, desto mehr Masse muss bewegt werden. Und hohe Massen schnell zu bewegen, ist deutlich schwieriger als kleine. Daher findest du den meisten Lautsprechern verschiedene Treiber für verschiedene Aufgaben, bzw. Frequenzbereiche.

Mehrere Wege oder nur einer: Lautsprecher und ihre Frequenzen

Einen solchen Aufbau nennt man auch einen Mehr-Wege-Lautsprecher. In ihm sorgt die Frequenzweiche dafür, dass die verschiedenen Bestandteile deiner Musik auch zum passenden Treiber wandern. Das genaue Gegenteil eines Mehr-Wege-Lautsprechers ist ein Breitband-Lautsprecher. In diesem übernimmt ein Treiber das gesamte Frequenzspektrum. Breitbänder finden sich besonders häufig in Bluetooth-Lautsprechern oder Soundbars. Also überall dort, wo wenig Platz für verschiedene Treiber ist.

Der oben beschriebene Aufbau ist der mit Abstand häufigste und heißt auch der elektrodynamische Treiber. Nicht nur viele Lautsprecher, auch die meisten Kopfhörer funktionieren nach diesem Prinzip. Wenn du also demnächst in der Beschreibung eines unserer Bluetooth-Kopfhörer auf den Ausdruck “dynamischer Treiber” stößt, weißt du, was gemeint ist.

Mikrofon, gleiches Prinzip, andere Richtung Übrigens: Mikrofone arbeiten auf exakt dieselbe Art. Nur, dass die Membran hier vom Schall – etwa deiner Stimme – in Schwingungen versetzt wird. Dadurch bewegt sich die Spule im Feld des Dauermagneten. Es entsteht eine Spannung, die du ihrerseits wieder über einen Verstärker an Lautsprecher schicken kannst.

Weitere Arten von Lautsprechern im Vergleich

Neben dynamischen Lautsprechern gibt es aber noch andere Arten, Luft in Schwingungen zu versetzen. Sie alle machen sich jedoch auf die eine oder andere Weise Magnetismus zunutze. Einige Lautsprecher- und Kopfhörer-Hersteller setzen beispielsweise auf magnetostatische Treiber. Dabei fließt der Strom, also dein Musiksignal, durch eine hauchfeine Leiterbahn, die auf die flache, extrem leichte Membran geklebt oder aufgedampft wurde. Auf Vorder- und Rückseite ist die Membran – wie in einem Sandwich – von magnetischen Gittern umgeben. Fließt nun Storm durch die Leiterbahnen, bewegt sich die Membran in ihrem Schlitz auf die Gitter zu, bzw. von ihnen weg und erzeugt dadurch Schallwellen.

Wie funktioniert ein Lautsprecher Bändchen-Hochtöner Dali Opticon 8 Mk2
Bändchenhochtöner sind besonders flink und können feine Details deiner Musik besonders gut wiedergeben.

Durch das geringe Gewicht der Folie können solche magnetostatischen Treiber extrem flink agieren, eignen sich also besonders gut für Hochtöner. Für tiefe Töne fehlt ihnen hingegen die nötige Hubkraft. Das Prinzip findet sich etwa beim Bändchen-Hochtöner der Dali Opticon 8 Mk2. Aber auch HiFi-Kopfhörer wie der Sendy Audio Peacock sind Magnetostaten.

Der JET-Hochtöner, den Elac in Lautsprechern wie der Elac Vela FS 407 verbaut, ist eine Sonderform dieses Aufbaus. Hier ist die Membran nicht flach, sondern wie bei einer Ziehharmonika gefaltet. Fließt Strom, zieht sich die Membran zusammen und öffnet sich wieder. So wird Luft hineingesaugt und wieder ausgestoßen. In Fachkreisen redet man hier von einem Air-Motion-Transformer, oder kurz AMT.

Wie funktioniert ein Lautsprecher: Elac AMT-Hochtöner
Der gefaltete JET-Hochtöner von Elac ist ein Air-Motion-Transformer.

Elektrostatischer Treiber – ein Exot für spannende Lautsprecher

Auf den ersten Blick ähnlich, aber deutlich aufwendiger, sind Elektrostaten. Statt eines fließenden Stroms, der durch eine Leiterbahn wandert, setzt dieser Lautsprecher-Typ auf extrem hohe Spannungen. Auch hier befindet sich die flache Membran zwischen zwei Metallgittern. Diese stehen jedoch auch unter Spannung und sind nicht per se magnetisch. Das Musiksignal fließt hier durch beide Gitter, während die Membran selbst auf einer Grundspannung gehalten wird.

Durch die Wechselwirkungen der unterschiedlichen Spannungen ziehen sich Membran und Gitter an oder stoßen sich ab. Damit das funktioniert, benötigst du spezielle Verstärker, die die hohen Spannungen – wir reden von Werten zwischen 1.000 und 5.000 Volt – erzeugen können. Wie Magnetostaten sind Elektrostaten keine Bassmeister. Daher kombiniert man die dünnen Folien häufig mit herkömmlichen Subwoofern. Ein bekanntes Beispiel sind die Lautsprecher von Martin Logan.

Wie funktioniert ein Lautsprecher Elektrostat Martin Logan
Elektrostaten wie jene von Martin Logan beziehen ihren Tiefton über einen Subwoofer im Fuß. | Bild: Martin Logan

Hornlautsprecher – Leises ganz laut machen

Wenn du an einen Hornlautsprecher denkst, hast du vermutlich das Bild eines Megafons im Kopf. Auch wenn in der HiFi-Welt damit meistens gigantische Standlautsprecher gemeint sind, bleibt das Grundprinzip doch dasselbe. Vor deinen Treibern sitzen große Trichter, die den Schall einfach passiv, einfach durch ihre Form, verstärken. Das kann gleich mehrere Vorteile haben.

Wie funktioniert ein Lautsprecher? Avantgarde Acoustics Trio G3
Die Trio G3 von Avantgarde Acoustics ist definitiv ein Ausnahme-Lautsprecher. | Bild: Avantgarde Acoustics

Einerseits benötigen Hornlautsprecher in der Regel nicht so starke Verstärker, da die Hörner ihnen einen Teil der Arbeit abnehmen. (Ihr Wirkungsgrad liegt häufig über 100 dB.) Andererseits können gerade feinste Details, die normalerweise im Sturm der Geräusche untergehen würden, über Hornlautsprecher hervorgehoben werden. Die Nachteile sind neben der nötigen Ausmaße auch, dass der Klang über die Frequenzen hinweg nicht gleich bleibt. Ein Horn kann immer nur auf eine Frequenz gestimmt sein, die sie dann besonders gut verstärkt. Bei knapp 20.000 hörbaren Frequenzen muss man also zwangsläufig Kompromisse eingehen.

Lautsprecher – kein Hexenwerk, sondern Magnetismus

Wie du siehst, dreht sich bei Lautsprechern alles um Strom und wie du ihn dafür benutzt, eine Membran zu bewegen. Interessanterweise basieren viele andere akustische Geräte auf denselben Grundlagen. Von Mikrofonen bis zum Tonabnehmer deines Plattenspielers. Und der wird schließlich auch mit einem Elektromotor in Drehung versetzt. Falls du mehr über die von uns getesteten Lautsprecher erfahren willst, findest du hier alle Standlautsprecher aus unserem Testlabor:

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