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Physik

Mikrofon und Lautsprecher

Mikrofon und Lautsprecher wandeln Schall und elektrische Signale ineinander um. Beide arbeiten mit Spule und Magnet.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann beschreiben, wie ein Mikrofon Schall in ein Signal umwandelt.
  • Ich kann erklären, wie ein Lautsprecher Töne erzeugt.
  • Ich kann aus einer Schwingung die Schwingungsdauer und Frequenz bestimmen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Tonhöhe und Lautstärke, Der Elektromagnet

Schall ist eine Schwingung der Luft. Ein Mikrofon wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Beim dynamischen Mikrofon sitzt eine kleine Spule an einer Membran. Die Spule steckt im Feld eines Magneten. Trifft Schall auf die Membran, schwingt sie mit der Spule. Durch die Bewegung im Magnetfeld entsteht eine Induktionsspannung. Sie folgt dem Verlauf des Schalls. Ein Lautsprecher arbeitet umgekehrt. Ein Wechselstrom fließt durch die Spule im Magnetfeld. Auf die Spule wirkt eine wechselnde Kraft. Sie bewegt die Membran hin und her. Die Membran setzt die Luft in Schwingung, und du hörst einen Ton. Die Energie wandelt sich: Beim Mikrofon wird Schallenergie zu elektrischer Energie, beim Lautsprecher umgekehrt. Es gibt auch andere Bauarten von Mikrofonen. Eine Schwingung kannst du in einem Diagramm darstellen. Die Zeit für eine Periode ist die Schwingungsdauer T. Die Frequenz ist f = 1 : T. Dauert eine Periode 0,004 s, ist f = 250 Hz. Eine größere Frequenz bedeutet einen höheren Ton. Eine größere Amplitude bedeutet einen lauteren Ton.

Mikrofon und Lautsprecher im Vergleich.
MikrofonLautsprecher
EingangSchallelektrisches Signal
Ausgangelektrisches SignalSchall
VorgangMembran bewegt Spule im Magnetfeld, Spannung wird induziertStrom in der Spule, Kraft im Magnetfeld bewegt die Membran

Frequenz aus einer Schwingung bestimmen

  1. Im Diagramm dauert eine Periode 4 ms = 0,004 s.
  2. Formel: f = 1 : T.
  3. f = 1 : 0,004 s = 250 Hz.
  4. Das ist ein eher tiefer Ton.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Mikrofon: Schall rein, Signal raus.

Lautsprecher: Signal rein, Schall raus.

Beide haben Spule und Magnet.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Lautsprecher kann auch als einfaches Mikrofon dienen. Er ist fast gleich aufgebaut wie ein dynamisches Mikrofon.

Schritt für Schritt

Du bestimmst T und f.

  1. Lies T im Diagramm ab.
  2. Rechne in Sekunden um.
  3. Rechne f = 1 : T.
  4. Schreibe die Einheit Hz.

Mit einem Bild erklärt

Schwingungsdauer TFrequenz f
0,004 s250 Hz
0,002 s500 Hz
0,02 s50 Hz

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Eine Periode dauert 0,002 s. Wie groß ist die Frequenz in Hz?

Zeig mir den ersten Schritt

f = 1 : T.

Lösung ansehen

Lösung: 500

1 : 0,002 = 500 Hz.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Was bewegt sich beim Lautsprecher?
Zeig mir den ersten Schritt

Was macht den Schall?

Lösung ansehen

Lösung: die Membran

Tipp: Lies die Zeit für eine ganze Periode ab, zum Beispiel von einem Maximum zum nächsten.

Merksatz: Mikrofon: Schall wird zu Spannung (Induktion). Lautsprecher: Strom wird zu Schall (Kraft im Magnetfeld). f = 1 : T.

Typischer Fehler: Viele denken, ein Lautsprecher mache selbst Töne. Er setzt nur ein elektrisches Signal in Schall um.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Was entsteht, wenn Schall auf die Membran eines dynamischen Mikrofons trifft?
Lösung ansehen

Lösung: Eine Spannung wird induziert.

Frage 2 Ein Lautsprecher wandelt elektrische Signale in Schall um.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Was bedeutet eine größere Amplitude der Schwingung?
Lösung ansehen

Lösung: ein lauterer Ton

Frage 4 Eine Schwingung hat die Frequenz 250 Hz. Wie lang ist eine Periode in ms?

Zeig mir den ersten Schritt

T = 1 : f in Sekunden.

Lösung ansehen

Lösung: 4

1 : 250 s = 0,004 s = 4 ms.

Frage 5 Welche zwei Teile braucht ein dynamisches Mikrofon?
Lösung ansehen

Lösung: Spule und Magnet

Geschafft

Mikrofon und Lautsprecher wandeln in beide Richtungen um. Sie nutzen Induktion und die Kraft im Magnetfeld.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

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