Ohms e impedância do alto-falante podem definitivamente ser um tópico confuso e meio misterioso. Eu adoraria ajudar a esclarecer tudo para você!
Como a impedância do alto-falante se compara à resposta de frequência? O que
é impedância do alto-falante exatamente? E que outras coisas você precisa saber?
Vou explicar tudo em detalhes com diagramas e imagens úteis ao longo do caminho. Quando terminar de ler, você terá uma compreensão quase especializada!
O que é impedância do alto-falante? Impedância do alto-falante explicada
A impedância do alto-falante, medida em Ohms, é a resistência total da bobina de voz ao fluxo de corrente elétrica, uma vez que opera com um sinal musical. A impedância do alto-falante é a soma total de duas coisas: - A resistência do longo enrolamento do fio que compõe a bobina de voz.
- Uma propriedade magnética especial chamada indutância criada quando o fio é enrolado em uma bobina.
Um amplificador ou estéreo requer alguma quantidade de impedância de carga do alto-falante para restringir a quantidade de corrente elétrica que tenta fornecer, assim como um resistor usado em eletrônicos com uma fonte de alimentação aplicada.
1. Resistência da bobina de voz
Na foto acima, estou medindo a impedância de um alto-falante de 4Ω e meu medidor digital exibe seu valor de resistência. Nesse caso, está próximo, mas não exatamente, de 4Ω. Como eles são feitos de um longo comprimento de fio, a bobina de voz de um alto-falante tem algum valor de resistência devido ao próprio fio. Isso geralmente é apenas alguns ohms. Ao medir a impedância de um alto-falante com um medidor de teste, você estará medindo a resistência de corrente contínua (DC), não a indutância que não estará presente sem um sinal de corrente alternada (AC) aplicado.
2. Indutância em uma bobina de voz
Quando um sinal alternado é aplicado à bobina de voz de um rádio ou amplificador, o enrolamento do fio que forma um loop em espiral tem uma propriedade elétrica chamada
indutância . Isso é diferente de um fio reto que vai do ponto “a” ao ponto “b”.
Essa indutância se opõe ao fluxo de eletricidade semelhante à resistência e muda com a frequência de áudio. Essa propriedade que é como resistência e presente em indutores é chamada de
reatância indutiva. Quando falamos sobre a impedância de um alto-falante, na maioria das vezes estamos nos referindo à categoria (faixa geral de Ohms) do alto-falante usado para combinar amplificadores estéreo domésticos ou de carro. Observe que os Ohms às vezes são representados pelo símbolo grego Omega, ou
“Ω.” Qual é a relação entre impedância e frequência?
Exemplo de diagrama da curva de impedância medida para um alto-falante de médio porte de 8Ω. Observe como a impedância aumenta à medida que a frequência aumenta. Isso devido à indutância da bobina de voz. A reatância indutiva (impedância) está diretamente relacionada à frequência. Impedância do alto-falante vs frequência
Existe uma relação direta entre frequência e impedância:
- À medida que a frequência aumenta, a reatância indutiva aumenta, o que significa que a impedância do alto-falante aumenta.
- À medida que a frequência diminui, a reatância indutiva diminui, o que significa que a impedância do alto-falante diminui de volta à resistência CC da bobina do alto-falante.
Em outras palavras, a impedância é
diretamente proporcional à frequência, o que significa que aumenta ou diminui à medida que a frequência aumenta ou diminui. A impedância não é a simples adição da resistência do fio da bobina e a indutância, mas sim a soma geométrica dos dois, como você verá abaixo.
Observe que a impedância de um alto-falante sempre será igual ou maior que a resistência da bobina de voz. Não é possível ter impedância de alto-falante zero ohms (pelo menos não sem um curto-circuito) ou impedância negativa - isso não faria sentido.
Calculando impedância do alto-falante vs frequência
Como você pode ver acima, a reatância indutiva (comumente escrita como “Xl” para indutância) está diretamente relacionada à frequência (“f” na fórmula acima). Além disso, você pode ver como a impedância do alto-falante, em Ohms, é a raiz quadrada da soma dos quadrados da resistência e da reatância indutiva do alto-falante.
Isso porque a impedância é uma propriedade da física que se comporta de maneira diferente da resistência de corrente contínua – elas nunca se somam diretamente. Pense nisso como trigonometria e a maneira como você encontra a hipotenusa de um triângulo.
Como a impedância do alto-falante se compara à resposta de frequência?
De um modo geral, há pouca ou nenhuma relação entre a impedância e a resposta de frequência. No entanto, isso depende do alto-falante específico. Alguns podem ser mais influenciados do que outros, mas em geral, exceto na
frequência de ressonância de um alto-falante, a resposta de frequência não tem qualquer influência real sobre ele.
A resposta de frequência de um alto-falante é o resultado final de seu design, o desempenho do conjunto de ímã/cone/suspensão e uma variedade de outros parâmetros como esse.
Observe que na frequência ressonante a impedância é normalmente muito alta devido à ressonância, pois é quando o conjunto do alto-falante não pode permanecer estável para essa faixa de frequência muito pequena. No entanto, é uma situação bastante marginal e, em geral, os designers de alto-falantes evitam que os alto-falantes toquem perto de sua frequência de ressonância de qualquer maneira.
Qual frequência determina a impedância do alto-falante?
Normalmente, não há uma frequência usada para determinar a impedância do alto-falante. Em vez disso, a impedância listada pelo fabricante, em Ohms, é aproximadamente a média em sua faixa operacional normal.
Outros parâmetros como eficiência (saída do alto-falante medido em decibéis [dB] para 1 watt normalmente) e resposta fora do eixo são geralmente medidos em 1 kiloHertz (KHz). Esse não é o caso de impedância, pois realmente não faria sentido.
Para alguns palestrantes específicos com dados adicionais,
pode ser um valor de impedância especificado para uma frequência especificada. No entanto, se isso estiver incluído, geralmente é fornecido como um gráfico. Nesse caso, a impedância é mostrada como um gráfico em uma ampla faixa de frequências de áudio.
A impedância do alto-falante afeta a qualidade do som?
Um gráfico comparando a potência produzida por alto-falantes de 8 e 4 ohms quando conectados ao mesmo amplificador. Um alto-falante com impedância de 8 ohm consome menos energia na mesma saída (volume) que um alto-falante com impedância de 4 ohm. Apenas certos fatores relacionados à impedância, como potência do alto-falante (volume) e como eles funcionam com crossovers, afetam a música. Na grande maioria dos casos,
ohms mais altos não significam melhor qualidade de som. O melhor som vem do uso da impedância correta do alto-falante para a aplicação correta:
- Combinando os Ohms corretos do alto-falante com seu rádio ou amplificador para obter a melhor potência e volume disponíveis.
- Ao usar crossovers de alto-falante, use a impedância correta do alto-falante.
Como a impedância do alto-falante afeta a potência e o volume
O gráfico acima mostra um exemplo da potência produzida por um alto-falante de 8 ohms quando usado no mesmo amplificador de um alto-falante de 4 ohms.
- A potência do alto-falante de impedância mais baixa, no mesmo amplificador ou nível de saída estéreo, é o dobro do alto-falante de 8 ohm.
- A potência máxima que você obterá para um alto-falante de 8 ohms conectado a um amplificador de 4 ohms será sempre menor do que usando um alto-falante de 4 ohms.
Por exemplo, usar um alto-falante de 16Ω no lugar de um de 8Ω para um estéreo de 8Ω tem desvantagens na perda de potência e no volume. Não há nada a ganhar fazendo isso. (Da mesma forma, o mesmo princípio para alto-falantes de 8Ω e 4Ω também). Para dois alto-falantes idênticos, a qualidade do som em si será a mesma - mas aquele com a impedância mais alta terá um volume mais baixo, pois terá menos potência devido à corrente elétrica mais baixa.
Observação:dobrar a potência em um alto-falante
não significa que o volume dobra. Por causa de como nossos ouvidos funcionam, dobrar a potência apenas aumenta o volume que nossos ouvidos percebem em cerca de 3 decibéis (3dB) – uma quantidade muito pequena.
Como a impedância do alto-falante afeta as frequências de cruzamento?
Os cruzamentos são projetados para funcionar apenas com uma impedância de alto-falante específica. Quando a carga de Ohms errada é usada, ocorre uma “mudança de cruzamento”, o que significa que a frequência de cruzamento muda e o som sofre. Posso usar diferentes impedâncias de alto-falante com um crossover? O que é deslocamento cruzado?
Os crossovers de alto-falante passivos (não alimentados) são basicamente um tipo de filtro projetado em torno de uma certa carga de impedância de alto-falante (Ohms) sendo usada. Eles funcionam usando capacitores e indutores que podem ser usados para eliminar certas seções indesejadas da frequência sonora de serem enviadas para um alto-falante. Quando combinados, eles podem ser usados para criar um sistema de alto-falantes de ótima sonoridade com muito melhor clareza e menor distorção graças à frequência de cruzamento usada.
Mudar a impedância do alto-falante conectado a um crossover altera a frequência do crossover. Isso é chamado de
mudança cruzada e resulta em um som ruim porque a frequência é bastante alterada.
Alguns dos efeitos colaterais de áudio da mudança de crossover são:
- Um som “áspero” de woofers ou alto-falantes de médio porte. Os tweeters podem soar distorcidos e começar a “separar” em um volume mais baixo do que costumavam.
- Uma qualidade “fina” e fraca para a música.
- Lacunas nas faixas de som que você deveria ouvir.
Os crossovers de alto-falante só devem ser usados com a impedância de alto-falante pretendida. Caso contrário, você terá um som ruim e um desempenho ruim.
Por exemplo, você não pode usar alto-falantes de 8Ω com um crossover projetado para os de 4Ω ou vice-versa.
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