スピーカーの等価回路を先回図示しました。
今回は、この回路の表す意味について考えてみたいと思います。
【電気系】 I = (E-e)/(Re+jωLe) |
I：ボイスコイルに流れる電流 (A)
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【機構系】 Vm = (F-f)/(jωMm+Rm+1/jωCm) |
Vm：ボイスコイルの運動速度 (m/s)
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【音響系】 P = ZaU |
P：振動板前後面の圧力 (N/m^2) |
各変数の意味については上に説明を確認ください。
初めに、電気系から行きます。
アンプからのＥ（Ｖ）の信号だスピーカーケーブルの先に
接続された、スピーカーに加わった時、スピーカーの
ボイスコイルは、加えられた信号でＶｍという振動運動を
前後にします。 その振動により今度は逆起電力
（磁界の中にあるボイスコイルが動く事により）が発生。
なんか、信号が加わって、コイルが動いたするとその動きを
弱めるかの様な信号が発生してしまっているんですね。
（どこかの組織でもドンと動こうとすると、必ず抵抗勢力がいて、動きを阻止しようとしますよね。
自然界って、絶えずそうなっているんでしょうかね。）
電気系の求める変数はボイスコイルに流れる電流 Ｉ です。
Ｉ ＝ （ Ｅ - e ) / (Re + jωＬｅ） （Ａ）
この、逆起電力 e は、コイルが置かれている磁界の強さ Ｂ とコイルの長さ Ｌ そして
ボイスコイルが動く、運動速度 Ｖｍ によって決まります。
e = Ｂ・Ｌ・Ｖｍ （Ｖ）
今度は、機構系です。
電気系から加えられた Ｉ という電流で 磁界の強さ
Ｂの中に置かれたコイル 長さＬ は力が発生します。
これがコーン紙を駆動する力 Ｆになります。
機構系では、この Ｆ が信号源となります。
このＦをもとに、コーン紙（ボイスコイル）を動かす速度
Ｖｍが求める変数です。
また、この機構部でも、動こうとするものの妨げるものがあります。
それが、コーン紙が受ける空気の圧力です。
振動板が空気から受ける力を ｆとすると
ｆ ＝ Ｐ ・ Ｓ （Ｎ） ここで Ｐ ＝振動板の前と後ろの圧力
Ｓ ＝ 振動板面積
又、回路図中のＭｍ ＝振動板系の質量 （Ｋｇ） コンーン紙、エッジ、ダンパー等が入ります。
（単位はＭＫＳ系の為、軽い振動板系の質量もＫｇで表示されています。）
重ければ重いほどコーン紙は動きに難くなるので記号はリアクタンス性で表しています。
バネのコンプライアンスＣｍ ＝ 振動系のバネの動きやすさを表します。 （Ｎ・ｍ）
等価回路中では、運動を阻害するものが抵抗の記号で、コンプライアンスは動きやすさなので
コンデンサ 1/ωＣｍ として表します。
コーン紙（ボイスコイル）の運動速度
Ｖｍ ＝ （ Ｆ - ｆ） / （Ｒｍ + ｊωＭｍ-1/ｊωＣｍ ） （ｍ/ｓ）
最後がスピーカーを取り付けた箱も含めた音響系の等価回路です。
振動板が振動することにより
箱の中の空気と周りの空気が動きます。
この時、振動板で動く空気量をＵとすると
Ｕ ＝ Ｖｍ ・Ｓ
そうですね。
振動板の運動動く速さＶｍと面積Ｓで出来ますね。
ただ、この時Ｕの→の方向が先の2つの系と逆になっていますが、これは、振動板に掛かる圧力は箱の中の面（スピーカーの背面）とういみでマイナス（逆方向）を示しています。
又、スピーカーの振動板で作られる前後の圧力 Ｐ は
Ｐ ＝ Ｚ ・ Ｕ （Ｎ/ｍ~2)
振動板前後の音響インピーダンス Ｚ （ちょと実体は説明しにくいのです）
と、その時の空気流量 Ｕ で決まります。
ということで、スピーカーシステムを等価的に回路で表すとこのようになります。