Speaker

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정의

전기 신호를 공기의 압력 변화로 변환해 소리로 방사하는 전기-기계-음향 변환 장치다.

스피커는 오디오 시스템의 최종 출력 단계이자, 신호가 물리 세계로 변환되는 지점이다.

전기적 신호는 스피커 내부에서 기계적 운동으로 바뀌고, 이 운동이 공기를 밀고 당기며 음파를 만든다. 이 과정에서 전기, 기계, 음향 세 영역이 동시에 작동한다.

초기 스피커는 전화기와 라디오 기술에서 출발했다. 전자기 코일과 진동판을 이용해 신호를 소리로 바꾸는 방식은 20세기 초 정립되었고, 이후 재료 과학과 측정 기술의 발전에 따라 정밀도가 크게 향상되었다.

하지만 스피커는 여전히 가장 많은 비선형성과 물리적 제약을 포함한 장치다. 진동판의 질량, 서스펜션의 탄성, 인클로저 구조, 공기 부하가 모두 결과에 영향을 준다.

이 때문에 스피커는 단순한 출력 장치가 아니라, 신호를 해석하고 재구성하는 복합 시스템으로 취급된다. 같은 전기 신호라도 스피커에 따라 전혀 다른 결과가 나타나는 이유가 여기에 있다.

Speaker의 원리는 전류가 자기장 안에서 힘을 받아 기계적 운동을 만들고, 그 운동이 공기를 변위시킨다는 구조에 기반한다.

전기 신호가 보이스 코일에 흐르면 자기장과 상호작용해 힘이 발생한다. 이 힘의 크기와 방향은 신호에 따라 변한다.

보이스 코일에 연결된 진동판이 앞뒤로 움직이며 공기를 밀고 당긴다. 이 운동이 음얍 변화를 만든다.

스피커는 질량과 탄성을 가진 시스템이므로 고유 공진 주파수를 가진다. 이 공진과 감쇠 특성이 주파수 응답과 음색을 결정한다.

큰 진폭에서는 서스펜션과 자기장의 선형성이 깨지며 왜곡이 증가한다. 이는 스피커가 완전한 선형 장치가 될 수 없는 이유다.

입력된 전기 에너지의 일부만이 음향 에너지로 변환되고, 나머지는 열과 손실로 소산된다.


F = B · I · L


m·x¨ + c·x˙ + k·x = F(t)


f₀ = (1 / 2π) · √(k / m)


p(t) ∝ dV/dt


η = P_acoustic / P_electric

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