การทํางานของลําโพง

หลักการทำงานของลำโพง

การค้นพบ, ทฤษฎี, และที่มาที่ไป

1. การค้นพบและวิวัฒนาการของลำโพง

ลำโพงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นเสียง โดยผ่านหลักการการสั่นของตัวนำเสียง (diaphragm) ซึ่งจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศที่สร้างคลื่นเสียง สิ่งประดิษฐ์แรก ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นเสียงคือโทรศัพท์ของ Alexander Graham Bell ในปี 1876 และลำโพงแม่เหล็กไฟฟ้าของ Ernst Siemens ที่ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1877 ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของแนวคิดการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นเสียง

ลำโพงสมัยใหม่ได้พัฒนาตามเทคโนโลยีแม่เหล็กไฟฟ้า โดยในช่วงปี 1920 วิศวกรชาวอเมริกัน Edward Kellogg และ Chester Rice ได้ประดิษฐ์ลำโพงแบบที่มีแม่เหล็กถาวร ซึ่งถือเป็นต้นแบบของลำโพงที่ใช้กันในปัจจุบัน


2. ทฤษฎีและหลักการทำงานของลำโพง

ลำโพงทำงานโดยใช้หลักการของ แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetism) และ การสั่นของตัวนำเสียง ซึ่งสามารถอธิบายได้ดังนี้:

  1. แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Induction)ลำโพงใช้ขดลวดและแม่เหล็กถาวร ขดลวดถูกพันไว้รอบ ๆ วอยซ์คอยล์ (Voice Coil) ซึ่งอยู่ใกล้กับแม่เหล็กถาวร เมื่อสัญญาณไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดในวอยซ์คอยล์จะเกิดแรงแม่เหล็ก และขดลวดจะสั่นตามสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกส่งมา
  2. การสั่นของตัวนำเสียง (Diaphragm)การเคลื่อนที่ของวอยซ์คอยล์จะทำให้แผ่นไดอะแฟรมที่ติดกับมันเคลื่อนที่เช่นกัน แผ่นไดอะแฟรมนี้จะทำให้เกิดการสั่นของอากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดคลื่นเสียงที่เราได้ยิน
  3. การแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นเสียง (Signal Conversion)สัญญาณไฟฟ้าจากแหล่งเสียง เช่น เครื่องขยายเสียง หรือเครื่องเล่นเพลง ถูกส่งมายังลำโพง ขณะที่สัญญาณไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านวอยซ์คอยล์ มันจะทำให้วอยซ์คอยล์ขยับตามแรงที่ถูกสร้างจากสนามแม่เหล็ก ซึ่งส่งผลให้เกิดเสียง

 


3. ประเภทของลำโพงและการใช้งาน

ลำโพงมีหลายประเภทตามการใช้งาน และรูปแบบของเสียงที่ต้องการ เช่น:

  • ลำโพงแบบโคน (Cone Speaker): เป็นลำโพงที่ใช้ในเครื่องเสียงทั่วไป ใช้โคนหรือกรวยที่ทำจากกระดาษหรือพลาสติกในการสั่น
  • ลำโพงแบบโดม (Dome Speaker): มีรูปทรงแบบโดม ใช้สำหรับเสียงแหลมในระบบเสียง
  • ลำโพงซับวูฟเฟอร์ (Subwoofer): ใช้สำหรับเสียงเบสหรือต่ำที่มีความถี่ต่ำ
  • ลำโพงสตูดิโอ (Studio Monitor): มีความแม่นยำสูง ใช้ในห้องบันทึกเสียง

4. ที่มาของทฤษฎีการสั่นเสียง

ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการสั่นของอากาศและการเกิดคลื่นเสียงมาจากการศึกษาของนักฟิสิกส์หลายคน เช่น Jean-Baptiste Fourier ที่ค้นพบว่าคลื่นเสียงสามารถถูกแยกออกเป็นหลายความถี่ที่แตกต่างกัน การค้นพบนี้นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเสียงในลำโพงที่สามารถจำลองเสียงได้หลายประเภท