前回は「逆起電力」の説明をしました。今回は、アンプを含めた全体的な視点から、電気の流れを考えてみます。

さて、『「アンプからの電流」と「起電力」が反対の向きを向いている』と述べましたが、これを電気回路で書くと下図のようになります。

回路図の中にある「RDC」は「直流抵抗」のことです。
これはテスターなどで簡単に測れる値で、よく知られている「電気抵抗」です。

ちなみに、公称インピーダンス（カタログに載ってる値）が８Ωのスピーカーの場合、
直流抵抗RDCは、大抵6Ω前後の値になります。


ここで、一度「オームの法則」について復習しましょう。
オームの法則は、

で示されます。
（I：電流[A]、 V：電圧[V]、 R：電気抵抗[Ω]）

例えば、
このユニットに、1[V]の直流電圧をかけると、オームの法則より…
1[V]／6[Ω] ＝ 約0.17[A]
の電流が流れることになります。


では、再び先程の電気回路を見てみると、

回路にある抵抗は、ユニットのRDC（ここでは6[Ω]とする）だけなのですが、
電圧を決める「電池マーク」が二つありますね。

片方がアンプ（α[V]）、もう片方がユニットの逆起電力（β[V]）を表していて、それぞれが打ち消しあう向きになっているのがミソです。

この場合、回路には双方の差分だけの電圧（α[V]−β[V]）がかかっているのと同じことになります。つまり、回路全体に流れる電流 I [A]は、次のように示す事ができますね。


回路に直流が流れる時は、逆起電力βは 0[V]なので、回路に流れる電流は…
I ＝（ 6[V] − 0[V] ）÷ 6[Ω] ＝ 1.0[A]
となりますね。当然ながら、この電流 I＝1.0[A] とアンプの電圧α＝6[V]から抵抗値を逆算すると、
R ＝ 6[V] ÷ 1[A] ＝ 6 [Ω]
になります。


次に、交流のときを考えます。
このとき、逆起電力β＝2[V]が発生するとします。アンプからの電圧α＝6[V]とすると、回路に流れる電流 I は…
I ＝（ 6[V] − 2[V] ）÷ 6[Ω] ＝ 0.66[A]

ここで求めた 電流0.66[A] と アンプの印加電圧6[V] から、抵抗を逆算すると…
R ＝ 6[V] ÷ 0.66[A] ＝9.1[Ω]
という値が出てきます。

この値は直流抵抗RDC＝ 6[Ω]より大きな値になっているのが分かります。これが、交流抵抗と呼ばれる「インピーダンスRimp」の正体です。

このように、インピーダンスは共振により逆起電力が発生することで大きくなり、共振周波数（＝逆起電力が最大になる時）で最大の値となります。つまり、よくスピーカーユニットのカタログに掲載されているインピーダンス曲線の山の位置を見れば、共振周波数が分かるということです。


「FE103Enのインピーダンス曲線」


今度は、逆起電力β＝5[V]が発生するとします。
アンプからの入力電圧αは先程と同じ6[V]で計算すると、回路に流れる電流 I は…
I ＝（ 6−5 ）÷ 6 ＝ 0.17[A]

ここで求めた電流 と 直流抵抗RDC＝6[Ω]から、交流抵抗Rimpを逆算すると…
Rimp ＝ 6 ÷ 0.17 ＝35.3[Ω]
という値が出てきます。



先程の計算結果と比較すると、
逆起電力β＝2[V]　→　Rimp ＝ 9.1[Ω]
逆起電力β＝5[V]　→　Rimp ＝ 35.3[Ω]
逆起電力が大きいほど、インピーダンスの最大値「Rmax」は大きくなる。
と言えますね。

では、「逆起電力の大きさは何で決まるか？」ですが、前回の話のフレミング右手の法則（発電）に基づいて考えると、
「振動板の動きが激しい（共振しやすい。つまり振動板が重く、ダンパーが柔らかい）」「磁束が大きい（磁気回路が強い）」という条件があれば逆起電力は大きくなります。



さて、これでインピーダンスの大きさ（Rmax）に関しての説明は終わりです。もちろん、インピーダンスに影響するのは共振による逆起電力だけではなく、ユニットのリアクタンスなどもあります。しかし、スピーカー箱の設計をするには「共振」の理解が大切なので、今回は共振現象や逆起電力に注目してインピーダンスの話をしました。


インピーダンス曲線の大きさはインピーダンスの最大値「Rmax」で説明できますが、「形」はどうやって評価したら良いでしょうか？
次回は「共振先鋭度 Q 」を説明します！

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