mikrofonpfeifen

  • Jedes physikalische System (z.B. ein elektrischer Verstärker) mit einer Verstärkung von gösser oder gleich eins ist im Prinzip auch als Oszillator geeignet. Dazu braucht es nur irgendeinen Weg (egal ob elektrisch, mechanisch, akustisch), auf dem das Ausgangssignal wieder auf den Eingang zurückgeführt wird. Wenn das Lautsprechersignal vom Ausgang eines Verstärkers z.B. mit einem Mikrofon aufgenommen wird und das elektrische Signal des Mikrofons wieder auf den Eingang des gleichen Verstärkers zurückgeführt wird, beginnt die ganze Geschichte zu schwingen.


    Die genaue Frequenz, mit der ein System schwingt hängt ausser von der Verstärkung auch noch von der sogenannten "Phasenbedingung" ab. Das bedeutet dass das zurückgeführte Ausgangssignal in genau der gleichen Phasenlage wieder auf den Eingang zurückgeführt werden muss, sonst schwingt nichts.


    Mit "System" ist hier der komplette Weg gemeint:


    * der Verstärker
    * der Lautsprecher (der das elektrische Ausgangssignal des Verstärkers in einen Luftdruck umwandelt)
    * die Luft selbst (als Übertragungsmedium mechanischer Energie)
    * das Mikrofon (das den Luftdruck wieder in ein elektrisches Signal umwandelt und das elektrische Signal wieder auf den Eingang des Verstärkers gibt)


    Da im oben beschriebenen System folgende Eigenschaften konstant sind:


    * der Strom fliesst immer mit Lichtgeschwindigkeit
    * der Schall breitet sich immer mit Schallgeschwindigkeit aus


    bleibt meist als einzige variable Grösse nur die akustische Wellenlänge (der Abstand zwischen Mikrofon und Lautsprecher) übrig.


    Bei konstanter Schallgeschwindigkeit hat jede Frequenz eine andere Wellenlänge:


    * Wellenlänge = Schallgeschwindigkeit / Frequenz


    Damit lassen sich folgende Phänomene erklären:


    * Das Mikrofon beginnt erst dann zu Pfeifen, wenn es nahe genug am Lautsprecher ist weil erst dann die Verstärkung des gesamten Systems (einschliesslich der mechanischen Energieübertragung über die Luft) grösser oder gleich eins wird. Je weiter du mit dem Mikrofon weg gehst, desto geringer wird die Energie, die auf den Eingang zurückgeführt wird.


    * Die Pfeiftonfrequenz verändert sich wenn das Mikrofon bewegt wird, weil die Phasenbedingung und damit die Schwingfrequenz des gesamten Systems wegen konstanter Licht- und Schallgeschwindigkeit nur vom Abstand des Mikrofons zum Lautsprecher abhängt.


    Da jede Frequenz in einer konstanten Umgebung eine andere Wellenlänge hat braucht im Prinzip nur die Verstärkung grösser oder gleich eins zu werden und es findet sich automatisch eine Frequenz, bei der die Geschichte anfängt zu schwingen.