ボイスコイルの振幅周波数が高いと発生電圧が増す

質問

ダイナミックマイクやスピーカー、イヤホンでは磁界の中に振動板と一体のボイスコイルがあります。

振動板の振幅を一定にして動かすと、ボイスコイルに発生する電圧は、ゆっくり動かすよりは早く動かす方が発生する電圧は高いのですよね？基本的なことですが、教科書に書いてないです。簡略実験では振幅周波数を高くして動かすほど発生する電圧は大きくなりました。

ボイスコイルの振幅周波数が高いと発生電圧が増すと確信して良いのでしょうか？

回答No.1

iBook 2001（@iBook-2001） · ベストアンサー

はじめまして♪

御質問者様の実験結果、それで正解です。

そもそも、同じ音量で低い周波数のときと、高い周波数の場合では「振幅」が大きく泡って来ます。

周波数分割した、マルチウエイスピーカー（２ウエイとか3ウエイなど）では、高域担当の物程通さな振動板で、稼働出来る振幅も小さく設計されています。

音波、波動、あるいは電磁波なども全般的に同じなのですが、周波数が高く成ると同じ振幅ならエネルギーが大きく成るのです。
逆に言えば、同じエネルギー（音の場合なら、音響エネルギー）であれば、周波数が高く成る程「振幅は小さく成る」のです。

もっと、単純に判りやすい例として、大太鼓の大きな音、この時叩かれた皮が大きく動いていますが、目では動きが見えないトライアングル、高い周波数なので振幅はとても小さいけれど、音としてはシッカリ聴こえて来るのです。

大規模なオーケストラなどでは、大太鼓と、さらに迫力を持たせるためティンパニー等を同時に鳴らし、他の楽器群も大きい音を出している場面でも、トライアングルはほぼ１つだけで対応しています。

トライアングル、強く叩きますと音を得ている振動は、見た目ではほぼワカリマセンが、振幅が小さくとも強い力が有って、ヒジや膝などに付けるとかなり痛い！振幅は小さいが速い動きなのでエネルギー量は充分に大きい。という事なのです。

磁石と可動コイルを用いたダイナミックマイクや、基本的に同じ構造のスピーカーやイヤホン等、簡単に言えば「発電機」でも有りますので、ゆっくり動かした発電機よりも、速く動かした発電機の方が出力アップ、電圧も高く成るのと、全く同じです。

直流モーターならば、電源電圧が高く成れば速く回る、電圧が低く成ればゆっくり回る、というのと同じ事です。
（模型用のモーターで、乾電池１本、と２本直列とか。）

『ボイスコイルの振幅周波数が高いと発生電圧が増すと確信して良いのでしょうか？ 』
振幅が一定の場合、という条件であれば、確信して良いですし、理論的にもそれで正しい。

ただし、同じ音量となる振幅（周波数によって変わってくる）であれば、成立しなく成ってしまいますけれどね。

お礼

磁界中でボイスコイルを動かすと、
振幅が同じでも高音ほど起電力が大きくなるのが確信できました。
簡潔で分かりやすい回答をありがとうございます。

回答No.5

DCI4

高速で動かすこと＝高い周波数で振幅させる＝ダイナミックマイク振動板を一定振幅させると、高音ほど起電力が大きく感知される。
平易な説明が少ないので多くの人にも理解出来ていないように思います。

オーディオの知識を向上したいために質問しています。
いんちき回答があれば指摘してください。

★回答3　回答4　　補足　まちがえである　あなたのかんちがい　　
★説明　あいかわらず　間違えてるね

以下ならわかるだろう

一定振幅の時　　　高い周波数　　高音であることと

起電力は関係ない

起電力値は　　単位時間当たりのグラフの面積比で出てくる

瞬時値　平均値　実効値　などでそれぞれ考える

電圧　電力　電流　みな同じ考え方

わかるように　一例の図を描いてやった

図の　赤は周波数は高い　それより黒台形波形は周波数は低めのスペクトル
電力は黒グラフが多いのは　直感でもわかるだろ
赤も黒も　振幅最大値は同じ

電力は　実効値　平均値で出すのが通例

★結論　以下　回答内容　理解は　　
詐欺師か　まぬけの　言うこと　1+1＝3　と詐欺回答してるのと同じこと
？？？？
混乱に巻き込まれるのは愚者

『ボイスコイルの振幅周波数が高いと発生電圧が増すと確信して良いのでしょうか？ 』
振幅が一定の場合、という条件であれば、確信して良いですし、理論的にもそれで正しい。

磁界中でボイスコイルを動かすと、
振幅が同じでも高音ほど起電力が大きくなるのが確信できました

お礼

振幅が一定の場合、 磁界中でボイスコイルを動かすと、
振幅が同じでも高音ほど起電力が大きくなるとの理解で良いのですよね。
色々教えて頂いてありがとうございました。
今も高音と低音で振幅違いの記事を探していますが無いのです。
こんな簡単な記事が専門書にさえないないのは、
分からない人がほとんどだろうと実感しています。

回答No.4

DCI4

瞬時値　波高値　実効値　平均値　電力、フーリエなどは質問していません。
振動子（振動板）の　変位（振幅）瞬時値で比例（∝）電圧瞬時値　となる
は分かりますが、早く動かすと、どのようになりますか？を質問しています。
電気音響振動工学などの教科書にどのような記述で書いてありますか？
いくらでも　売ってる　ネットで　ただ見も可能よで見た結果はどのように書いてありましたか？
いんちき回答があれば指摘してください

★回答3　　追加質問への　補足　回答　以下でわかるでしょう

学習の仕組み　流れ

電気回路理論など　　→瞬時値　波高値　実効値　平均値　電力、フーリエなどはここで学習が終わる
↓
音響振動工学　電気音響振動学　などの本　←　理解してることを前提に書いてある

以上学習じゅんぐりが履修の　一般的ですから　理解してるのが前提となって書かれている
おそららく音響振動工学3年～4年の学習単位じゃないのかね

音響振動工学で学習するのは　音響インピーダンスについてである
スピーカー　マイクロフォンなどの機械系　　音響インピーダンスが求まる仕組みが含まれる

すなわち　機械系　音響系の　伝達関数が求まれば　時間応答　挙動も求まる

：：：：：：：：：おしまい：：：：：：：：：：：：：：：：：：

早く動かすと、どのようになりますか？

★早く動かすと言う意味

振動板を　早く動かすということは
駆動波形　駆動する電力（電圧でもOK　電流が十分流せるなら）
の傾きが急峻と言うこと　→（単位時間あたりの変化量が多い　回答No.2の一部分と同じ意味）
ステップ波形の　エッジのところになる
■←矩形波形においての段差にとこである
しかしながら実際には　スピーカーの音響インピーダンスとアンプ駆動能力により
ステップ応答は決まる
ちゃんと計算で出る
ステップ部分は　おそらく指数関数のスロープになるはずだ
ざっくり言えば　伝達関数が高域で　積分の形だからだ→厳密には測定し計算する
スピーカーは　無理に駆動すりゃ壊れる　コイルこげると思うよ
連続的に動作させたい場合は
振動板の機械的　振幅のピークに到達する　前に反転動作をさせることを繰り返すのが正解
であろう　周波数は近似的に　矩形波のフーリエ変換となるはずだ
駆動回路はパルスアンプ回路になると思われる

：：：：：：：：：おしまい：：：：：：：：：：：：：：：：：：

ネットで　ただ見も可能よで見た結果はどのように書いてありましたか？

説明リンク補足
ここでいいであろう

大学の資料は　ときおりリンク切れ→時間おいて自分で検索でOKと思うよ

文系からスピーカーユニット開発
http://okwave.jp/qa/q9044924.html
↑ベストアンサー

：：：：：：：：：おしまい：：：：：：：：：：：：：：：：：：

その他御参考は以下よ

共振
http://okwave.jp/qa/q8855263.html
駆動する時の注意はこれよ

FETプッシュプル　波形が乱れる
http://okwave.jp/qa/q8393202.html

お礼

私は低脳レベルなので高度な説明が分かりにくいのですが、別サイトで質問したら、忘れていたファラデーの法則の中にコイルを早く動かすと起電力が大きくなる回答で理解出来ました。

高速で動かすこと＝高い周波数で振幅させる＝ダイナミックマイク振動板を一定振幅させると、高音ほど起電力が大きく感知される。
平易な説明が少ないので多くの人にも理解出来ていないように思います。

素晴らしい記事の紹介をありがとうございます。
勉強させて頂きます。

回答No.3

DCI4

ボイスコイルの振幅周波数が高いと発生電圧が増す

★ざっくり回答　　　　間違いである　　　根本的意味不明質問　

基本　振動波形　　A×sin(ωｔ+φ)＝信号の波形の式　　ｔは時間

Aは正弦波の振幅

ω　各周波数　=2πｆ　　　　　　ｆが周波数　　○○Hｚというやつ　　　　ωは角周波数

最大振幅←正弦波の場合　最大波高値で決まる

周波数←すべての信号が正弦波に分解できると言う　概念にもとずき　
正弦波信号の周期の逆数が周波数と言うこと

その概念を　フーリエ変換と言う

波形の瞬時値　波高値　実効値　平均値などがある　それぞれ意味が違う

電気基礎の瞬時値について
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1281584007

検索キーワード；瞬時値　波高値　実効値　平均値　電力

・・・・おしまい・・・・・・・・・・・・・

振動板の振幅を一定にして動かすと、ボイスコイルに発生する電圧は、ゆっくり動かすよりは早く動かす方が発生する電圧は高いのですよね？

★回答　まちがい

前記理由でわかるだろ　ざっくり説明すると

マイクやスピーカーにおいて　　　　　出力端子の電気的　付加インピーダンスが十分大きければ　
出力端子の電圧観測において
振動子（振動板）の　変位瞬時値∝電圧瞬時値　となる
この場合　電流はほとんど流れない
※ただし　振動板の音響インピーダンスが一定の場合　（普通はちがうので周波数特性が変わる）

波形の形により面積は変わるので発電量は変わる仕組み

波形の形を積分して　電圧積分値　電流積分値が決まり　　　エネルギー　（電力）が求まる
　ようするに波形の面積計算よ

・・・・おしまい・・・・・・・・・・・・・

関係式が使えるのは系が線形である場合である　おおむね　合うことになっている

詳しくは電気音響振動工学　などの教科書に出ている
いくらでも　売ってる　ネットで　ただ見も可能よ

●教科書　音響振動工学
http://www.amazon.co.jp/%E9%9F%B3%E9%9F%BF%E6%8C%AF%E5%8B%95%E5%B7%A5%E5%AD%A6-%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E8%AC%9B%E7%BE%A9%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%82%BA-%E8%A5%BF%E5%B1%B1-%E9%9D%99%E9%9B%84/dp/4339001163

http://www.amazon.co.jp/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%80%9A%E4%BF%A1%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E8%AC%9B%E5%BA%A7-%E9%9B%BB%E6%B0%97%E9%9F%B3%E9%9F%BF%E6%8C%AF%E5%8B%95%E5%AD%A6-%E7%AC%AC-9%E5%B7%BB/dp/4339000760

☆周波数があがると　電圧上がるとか　電力上がるとか　意味不明の回答は馬鹿になるもとである

ここはいんちき回答が多い
感覚で判断しないほうがいい
よく見ればわかるだろ

質問する場所がよくない
デジタルライフ ＞ AV機器 ＞ オーディオ
↑　マニア　お遊び　素人が多い　いんちき回答が多発

以下で質問がよいだろー

OKWave
学問・教育
▼
情報工学
電子工学
物理

補足

瞬時値　波高値　実効値　平均値　電力、フーリエなどは質問していません。
振動子（振動板）の　変位（振幅）瞬時値で比例（∝）電圧瞬時値　となる
は分かりますが、早く動かすと、どのようになりますか？を質問しています。
電気音響振動工学などの教科書にどのような記述で書いてありますか？
いくらでも　売ってる　ネットで　ただ見も可能よで見た結果はどのように書いてありましたか？
音響振動工学は持っていませんが、電気音響振動学39版には書いてありません。
中学生教科書にもコイルの振幅で電圧が出たりは書いてあるけど早く動かすとどうなるか？や、高音で音の振幅がどうなるかなど、振幅に関する記事が殆ど無いので理解困難で悩んでいます。

オーディオの知識を向上したいために質問しています。
いんちき回答があれば指摘してください。
学問・教育情報工学 電子工学 物理でも質問させて頂きます。

回答No.2

shintaro-2

>基本的なことですが、教科書に書いてないです。

高校あたりの教科書に書いてあるはずです。

[起電力]＝ｄΦ／dt　として記載されているはずです。
磁束の時間変化が早い⇔周波数が高い
　です。

お礼

回答ありがとうございます。
Web記事や本には書いてないので教科書にも無いと思いました。
多分筆者も分からないので書かないのだろうと思います。

ダイナミックマイクで、振動板が一定振幅すると磁束の時間変化が早い周波数が高い（高音）ほど発生電圧が大きくなることになります。
そうなると高音ほど大きな音圧の信号音になって低音が少ない音に感知されるはずです。
逆に言うと低音ほど振幅を大きくしないとフラットに感知出来ません。
質問してもこの回答が無かったので確信できなかったのです。