Pode ser confuso quando falamos de impedância, Ohms e tudo isso com relação aos alto-falantes de áudio do carro ou da casa. Sim, a maioria das pessoas está familiarizada com alto-falantes, classificações de Ohm e muito mais... mas o que isso realmente significa?
Exatamente por que é ruim se a impedância do alto-falante for muito baixa? É isso que vou responder aqui e esclarecer de uma vez por todas.
Neste artigo, vou cobrir tudo o que você precisa saber:
- O que exatamente é impedância do alto-falante?
- Duas grandes razões pelas quais uma baixa impedância do alto-falante pode ser ruim... e por que isso é importante
- Por que você pode use alto-falantes de impedância mais alta, mas não os mais baixos (e o que esperar)
Há muito o que cobrir, então vamos direto ao assunto!
O que a impedância significa para os alto-falantes? Ohms do alto-falante explicados
Uma visão ilustrada das partes que compõem um alto-falante, incluindo a bobina de voz. A bobina de voz é um fio longo e bem enrolado que tem uma certa resistência do condutor elétrico usado. Ele cria campos magnéticos que impulsionam o cone do alto-falante para frente e para trás, criando som à medida que move o ar. No mundo da eletricidade e da eletrônica, precisamos de algumas coisas para fazer um trabalho útil:
- Uma fonte de energia com tensão para mover a corrente elétrica através de um resistor, motor, etc. para fazer algo útil. Um amplificador ou rádio doméstico ou de carro fornece isso.
- Condutores elétricos (fio do alto-falante) para criar um caminho para essa corrente fluir
- Algum nível de resistência para limitar a quantidade de corrente que pode fluir (corrente demais faz com que as coisas queimem, aqueçam etc.)
Da mesma forma, assim como outros dispositivos elétricos, os alto-falantes são como pequenos motores que usam eletricidade fluindo para transformar o movimento (o cone) em som que podemos aqui - basicamente todos os alto-falantes são!
O que significa impedância do alto-falante?
A impedância do alto-falante, medida em unidades de resistência chamadas Ohms, é o total quantidade de resistência que um alto-falante tem ao fluxo de eletricidade. A impedância do alto-falante vem de duas coisas:
- A resistência do longo enrolamento do fio que compõe a bobina de voz
- Uma propriedade especial criada quando o fio é enrolado em uma bobina chamada indutância
Assim como você não pode ter um curto-circuito em uma bateria,
um amplificador ou estéreo precisa de algum quantidade de resistência do alto-falante para limitar a quantidade de corrente elétrica que o rádio ou amplificador tenta fornecer. As bobinas de voz de alto-falante usam um comprimento muito longo de fio que é firmemente enrolado na bobina de voz necessária para produzir campos magnéticos para criar movimento do cone. Por causa desse comprimento, sempre há uma certa quantidade de resistência que faz parte do que compõe a impedância do alto-falante.
A resistência de um determinado alto-falante é quase sempre algumas unidades de resistência, medidas em Ohms.
O que significa indutância? Por que é importante nos alto-falantes
Os indutores são peças elétricas muito úteis que aproveitam a indutância. A indutância é uma propriedade dos elétrons que fluem através de um loop de fio e os campos magnéticos que se acumulam por causa disso. Da mesma forma, os alto-falantes têm indutância devido às bobinas de voz, embora em pequena quantidade. As bobinas de fio têm um efeito colateral interessante que acontece ao contrário de seções retas de fio. O enrolamento do fio da bobina de voz forma um loop que possui uma propriedade elétrica chamada
indutância. Quando uma frequência alternada como um sinal musical é aplicada a uma bobina com indutância há uma oposição ao fluxo de corrente elétrica devido aos campos magnéticos presentes.
Isso é chamado de reatância indutiva e é diferente de resistência, pois muda conforme a frequência muda; a resistência permanece a mesma. Para os palestrantes, isso é importante porque significa que o
total a resistência é composta pelas duas coisas que mencionei:resistência do fio e reatância indutiva. O nome usado para descrever esse total é
impedância. Para os alto-falantes, isso significa que a impedância (a resistência total) muda ligeiramente à medida que a música toca devido às mudanças nas frequências de som. No entanto, a boa notícia é que ainda podemos categorizar os alto-falantes de acordo com uma classificação de Ohms, pois é sempre bem próximo.
Quando falamos sobre a impedância de um alto-falante, na maioria das vezes as pessoas estão se referindo ao alcance do alto-falante atribuído a categorias como 2 ohms, 4 ohms, 8 ohms e assim por diante. É assim que combinamos os alto-falantes com um amplificador de carro ou doméstico, rádio e assim por diante.
No mundo elétrico, as unidades de resistência medidas em Ohms podem ser escritas como o símbolo grego Omega, ou
“Ω.” Como funciona a impedância do alto-falante?
Quando um sinal musical (composto de corrente alternada) é aplicado a um alto-falante, ele gera campos magnéticos à medida que a corrente flui através da bobina de fio bem enrolada. Curiosamente, uma bobina de fio desenvolve campos magnéticos que resistem ao fluxo da corrente (resistência, também chamada de
reatância nesse caso).
Da mesma forma, muitos outros componentes elétricos, como motores, lidam com a mesma resistência elétrica que a corrente alternada (CA) é aplicada.
Como a matemática funciona (sim, é um pouco complicado!)
Por causa de como a indutância funciona e a física envolvida, a “impedância” do alto-falante (resistência total) não é a soma da resistência e da reatância indutiva. Em vez disso, é a soma “algébrica”, o que significa que é a raiz quadrada da soma dos quadrados. Você pode se lembrar desse tipo de matemática da aula de trigonometria. A impedância do alto-falante não é tão simples quanto adicionar a resistência CC medida do fio da bobina e a reatância indutiva para uma determinada frequência.
Em vez disso, a impedância do alto-falante é encontrada a partir da soma algébrica da resistência do fio da bobina e da reatância indutiva. Você pode encontrar isso elevando cada um ao quadrado e, em seguida, obtendo a raiz quadrada dos dois números somados. A reatância indutiva é comumente escrita como “Xl”, pronunciada “X sub L” e é medida em unidades de Ohms, assim como a resistência. A indutância é medida usando uma unidade chamada “Henrie” e comumente anotada com um “H”:“uH” para microHenries, “mH” para milliHendries e assim por diante.
Há também um valor correspondente para capacitores chamado
reatância capacitiva (Xc), mas isso geralmente não se aplica a bobinas de voz de alto-falante. É muito importante para crossovers de alto-falante, no entanto.
Por que é ruim se a impedância do alto-falante for muito baixa?
Assim como qualquer outro dispositivo conectado a uma fonte de energia elétrica, a impedância do alto-falante determinará quanta corrente um receptor, amplificador, etc. A impedância do alto-falante também afeta o comportamento de alguns componentes do alto-falante, como os cruzamentos dos alto-falantes.
O que acontece se a impedância do alto-falante for muito baixa?
Você pode conectar um
mais alto impedância do alto-falante na maioria dos casos sem problemas (pelo menos não os principais). Um rádio, amplificador doméstico ou de carro, etc, ainda produzirá som e funcionará em temperaturas normais ou baixas. Isso porque um alto-falante com uma impedância maior do que o esperado
reduzirá quanta corrente elétrica a fonte de áudio tenta produzir.
Como efeito colateral, você obterá som, mas com potência de saída muito menor do que com a carga correta do alto-falante. Os estéreos ou amplificadores de carro, por exemplo, precisam trabalhar com tensões mais baixas do que os estéreos domésticos, então eles precisam de um alto-falante de 4 ohms de impedância mais baixa normalmente para produzir mais potência.
Os estéreos domésticos, por outro lado, têm uma voltagem mais alta disponível e podem usar uma impedância de alto-falante mais alta (8 ohms, normalmente).
Visão interna de um amplificador. Quando conectado a uma carga de impedância de alto-falante muito baixa, o amplificador começará a ficar muito quente e isso pode queimar os transistores de saída, pois eles não conseguem lidar com o calor causado pela tentativa de fornecer corrente excessiva a uma carga de alto-falante mais baixa.
em>
No entanto, usar uma impedância de alto-falante mais baixa é ruim porque faz com que o rádio ou amplificador tente emitir duas vezes mais (ou mais!) corrente do que foi projetado. Seu aparelho de som de casa ou carro ficará muito quente rapidamente e, se você tiver sorte, entrará no modo de autoproteção e se desligará.
No entanto, na minha experiência, é bastante comum que a eletrônica do estágio de saída queime quando conectada a uma carga de alto-falante menor do que deveria. Os transistores de alta potência em um amplificador ou estéreo doméstico ou de carro são classificados apenas para uma certa quantidade de calor e corrente elétrica.
Quando eles são forçados a tentar lidar com uma quantia fora desse intervalo, eles se tornam super quente e começar a quebrar permanentemente. Não demora muito para que o dano seja permanente e eles não produzam mais som.
Cuidado! Nunca conecte os alto-falantes de uma maneira que forneça uma carga total de alto-falante menor do que a classificação do rádio ou amplificador. Além disso, não adivinhe a impedância correta do alto-falante – verifique primeiro.
Já vi casos em que o “amigo que é inteligente” de alguém tem uma maneira de “obter mais potência”, mas fez com que um estéreo ou amplificador tentasse produzir mais potência do que foi projetado. O resultado final foi um amplificador queimado. Por que a impedância do alto-falante é importante para crossovers?
Os crossovers de alto-falante funcionam para separar o som enviado a determinados alto-falantes para melhorar o som, reduzir a distorção e fornecer mais controle sobre como eles são usados. Por exemplo, eles bloqueiam graves que os tweeters não conseguem produzir e agudos que um woofer não consegue produzir bem. No entanto, eles são projetados para uma impedância de alto-falante específica. Alterar a impedância do alto-falante afeta o som.
Os cruzamentos de alto-falantes são incrivelmente útil para obter um som melhor com alto-falantes. Mesmo o capacitor mais barato e básico conectado em linha com um tweeter funcionando como um filtro passa-altas faz uma grande diferença no som.
O resultado é um som mais limpo e evitando possivelmente danificá-lo quando os sons graves são reproduzidos.
O problema é que, devido ao comportamento dos componentes de crossover (capacitores e indutores), eles são projetados para cargas de alto-falante específicas e não podem ser usados com outras cargas de Ohm sem afetar a saída de som.
Deslocamento cruzado ao usar alto-falantes de impedância diferentes
Quando você altera a impedância do alto-falante conectado a um crossover de alto-falante, pode alterar significativamente a frequência de corte do crossover. Como uma regra geral:
- Reduzir pela metade a impedância do alto-falante (ex.:8ohms para 4 ohms) dobra a frequência
- Dobrar a impedância do alto-falante (ex:8 ohms para 16 ohms) reduz pela metade a frequência
Isso é ruim porque permite que os alto-falantes recebam uma faixa de som para a qual não são adequados. No caso de tweeters, graves e médios são ruins porque não conseguem produzi-los corretamente. Da mesma forma, muitos woofers não conseguem produzir bem sons de alta frequência.
O resultado final em ambos os casos é um som ruim que soa muito pior do que deveria ser. Se você alterar a carga de Ohms do alto-falante, terá que substituir o crossover do alto-falante, pois precisará de valores de peças diferentes para que funcione da mesma forma.
É melhor 8 ou 4 ohms? A impedância mais alta ou mais baixa é melhor para os alto-falantes?
Alto-falantes de 8, 4 e 2 ohms não são necessariamente “melhores” que os outros. A resposta correta é que depende do aplicativo e qual aparelho de som ou amplificador está sendo usado. A melhor impedância é aquela que corresponde corretamente à especificação de impedância de um amplificador ou estéreo.
Por tradição da indústria, 8 ohms são usados para alto-falantes domésticos e alguns de teatro. Os alto-falantes de 4 ohms são geralmente usados para áudio automotivo e marítimo, com alguns modelos de 2 ohms também (geralmente subwoofers).
Por exemplo:
- Os alto-falantes de 8 ohms são usados em sistemas estéreo domésticos e requerem 1/2 da corrente de um alto-falante de 4 ohms. Isso significa que eles podem usar fios de alto-falante menores, pois podem aproveitar os sistemas elétricos domésticos que têm uma fonte de alta tensão para acionar amplificadores de alto-falantes.
- Os alto-falantes de 4 ohms são usados porque os estéreos e amplificadores do carro (principalmente as unidades principais do carro) não podem gerar grandes quantidades de energia nos alto-falantes, pois eles têm uma fonte de alimentação muito baixa de 12V. Reduzir a impedância do alto-falante de 8 para 4 significa que podemos dobrar a potência para a mesma tensão de saída.
Na verdade, os estéreos de carro só podem emitir cerca de 15 a 18 watts RMS por canal, apesar das classificações de potência de pico exageradas que você pode ver nos anúncios. Isso porque eles têm apenas cerca de 12 volts para trabalhar e precisam dividir isso pela metade para produzir ondas CA que acionam um alto-falante.
Amplificadores de carro são capazes de fornecer grandes quantidades de energia para alto-falantes de 4 e 2 ohms. Eles usam uma fonte de alimentação “inverter” interna que aumenta a fonte de +12V para tensões mais altas. Dessa forma, eles são capazes de fornecer muito mais energia para alto-falantes de 2 ou 4 ohms do que seria possível de outra forma.
Mais artigos excelentes para ver
Gostou do meu artigo? Há muito mais de onde isso veio!
- Você sabia? Você pode alimentar um amplificador automotivo em sua casa.
- Quer saber mais sobre áudio? Descubra aqui como os alto-falantes funcionam.
- Os tweets são ótimos, mas às vezes são muito barulhentos. Neste guia, mostrarei como reduzir o volume do tweeter da maneira certa.
Confira minha linha completa de artigos de instruções e informações aqui.
