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* 電気・磁気21:電気式ラウドスピーカー(1925年:ライス&ケロッグ)

Q69;電気で音を出す技術は、ある偶然から見つかったのだが、耳をすませば、ある電気製品で聞こえるその現象とは何か?

電力を音のエネルギーに代えるスピーカーの発想は、上のような偶然から生じたものである。1837年頃、英国の科学者ページは実験の合間に奇妙なことに気付いた。コイルの中の鉄心がコイルへの電流をon/offするたびに、「プチッ」という音を出すのである。On/offを継続させその速さを変えるとブ~ンという音になり音程も変えられるだろうと発想し、この現象をガルバーニに因んで、「ガルバーニ音楽」と名付けた。この現象は現在では「磁歪効果」とか「ジュール効果」と呼ばれ、磁心材料内部の誘導磁気の変動によって構造が伸縮する現象と理解されている。ドイツの教師で発明家のライス(Johann Philipp Reis、独、1834~1874年) は「ガルバーニ音楽」の事を知り、彼は「音声により振動する薄膜(ダイアフラム)でコイルへの電流を変調できれば、これはマイクとなり、コイル内部の鉄心に共鳴箱を付ければスピーカーとなるから「電話」が実現できる。」と考えた。早速、1860年に電話の試作器を作り100m伝送実験を行う。意気揚々と1862年に発表するがドイツでは関心を得られず失敗。なんと、ベル(Alexander Graham Bell、英、1847~1922年)の電話発明の16年前のことであった(第47話参)。

 ライスは実に奇才であった、電話の「失敗」の少し前、「電気は、光のように空間を電線なしで伝わるはずだ、これを使って無線通信ができる」と発想、1855年から無線の実験を始めている。そして1859年「電気の空間への放射について」という論文を学術誌に投稿するが、この論文は掲載を却下された。これはなんと、マクスウェルの電磁波理論の出る6年前の事である。歴史に埋もれてしまうには惜しい天才なので、彼の生い立ちを少し振り返ってみよう。

  ライスはドイツのゲルンハウゼンに1834年生まれたが、母は幼児の時、そして父は9歳の時に亡くなったので、父方の聡明な祖母に育てられる。6歳の時、地元の学校に入るが、すぐに高い能力を発揮し、教師から高等学校への入学を推薦される。そして祖母が彼をフリードリッヒドルフの高等学校に入れると、そこで語学の才能を発揮しフランス語と英語を習得。さらに図書館で多くの知識も得た。14歳の時、フランクフルトのハッセル高等学校に移りラテン語、イタリア語をマスターし、科学への強い関心も芽生える。教師は強く工科大(ポリテク)への進学を推薦したが、叔父は彼をフランクフルトの商人に奉公させた。しかしライスの科学への関心は強く、奉公の合間をぬって、数学と物理を独学し、機械工学を商業学校で学んだ。奉公期間が終わった頃、自分の天命は教師にあることを悟る。

  しばらく徴兵に参加した後、1855年フランクフルトに戻った彼は私講師として数学と科学を教え始めた。ハイデルベルグ大で正式に科学を学びたかったのだが、恩師の進めにより1859年、25歳で結婚、母校の高等学校の教師になる。この頃、電気による無線の可能性を発想し、個人で実験を行っていた。その後斬新なアイディアを出しては試作を繰り返し、先進的な結果を出し論文を書くのだが、大学を出ていないため、その多くが却下された。彼の電話の発明は現在ドイツでその先見性が認められており、試作器は切手にデザインされ、彼の胸像は地元ゲルンハウゼンに「電話発明者」として設置されている。

 さて、ライスの後、1875年~1885年あたりにかけ、電気駆動型スピーカーは電話の発明と同時に発展することになる(電話にはマイクとスピーカーが必要だったから)。米のベルやエジソン、独のジーメンスやテスラなどが競争しながら電話とスピーカーを改良していった(第47話参)。さらに別のタイプの小さな機械振動を大きな音響エネルギーに変えるスピーカーも同時代、蓄音機と共に発達して行った。いわゆるラッパ型のホーンスピーカーである。なんだ蓄音機か、と侮ってはいけない、この方式の最高級品クレデンザ(1925年米ビクター社製)の奏でる音質の美しさと、音響の大きさは驚異的なレベルであり、現在のデジタル・オーディオは本当にそれを超えられているのか反省しなくてはならない高さに達していたのである。

 コイルの磁心(マグネット)ではなく、コイル側を駆動する、いわゆるダイナミック型の電磁スピーカーは、1877年あたりから米や独で提案され、電話器に応用されていたが、その活用が本格的になるのは信号を増幅する真空管が現れてからになる。1915年に蘭のジェンセン(Peter Laurits Jensen、和蘭、1886~1961年) らは、このダイナミックスピーカーをP.A.(大衆音響拡声装置)に応用し、マグナボックス社を作った。現在のダイナミックスピーカーの構成は1925年にGEの技師であったライス(Chester Williams Rice、米、1888~1951年、先のライスとは無関係)とケロッグ(Edward Washburn Kellogg、米、1883~1960)により発明された。振動共鳴周波数を低下させることで音響特性を大幅に改善し、その実用性を高めている。1934年にケロッグは静電型スピーカーの特許も出している。スピーカーの発明者はこのように、多くの人の発想と改善により、その応用分野を交えながら進化して来たのである。

宿題69:音を発生させる振動板の無いスピーカーはあるだろうか?

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