Perché è male se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa? La tua domanda ha risposto

Può essere fonte di confusione quando parliamo di impedenza, Ohm e tutto ciò che riguarda gli altoparlanti dell'auto o dell'audio domestico. Sì, la maggior parte delle persone ha familiarità con gli altoparlanti, le valutazioni in Ohm e altro ancora... ma cosa significa veramente?

Esattamente perché è male se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa? Questo è ciò a cui risponderò qui e chiarirò una volta per tutte.

In questo articolo tratterò tutto ciò che devi sapere:

• Che cosa è esattamente impedenza degli altoparlanti?
• Due grandi motivi per cui una bassa impedenza degli altoparlanti può essere negativa... e perché è importante
• Perché puoi utilizzare altoparlanti a maggiore impedenza ma non quelli più bassi (e cosa aspettarsi)

C'è molto da coprire, quindi entriamo subito!

Cosa significa impedenza per gli altoparlanti? Spiegazione degli ohm degli altoparlanti

Una vista illustrata delle parti che compongono un altoparlante, inclusa la bobina mobile. La bobina mobile è un lungo cavo a avvolgimento stretto che ha una certa resistenza dal conduttore elettrico utilizzato. Crea campi magnetici che guidano il cono dell'altoparlante avanti e indietro, creando il suono mentre muove l'aria.

Nel mondo dell'elettricità e dell'elettronica, abbiamo bisogno di alcune cose per fare un lavoro utile:

• Una fonte di alimentazione con tensione per spostare la corrente elettrica attraverso un resistore, un motore, ecc. per fare qualcosa di utile. Un amplificatore o una radio per la casa o l'auto lo forniscono.
• Conduttori elettrici (cavo per altoparlanti) per creare un percorso per il flusso di quella corrente
• Un certo livello di resistenza per limitare la quantità di corrente che può fluire (troppa corrente provoca l'esaurimento, il surriscaldamento, ecc.)

Per lo stesso motivo, proprio come altri dispositivi elettrici, gli altoparlanti sono come piccoli motori che usano l'elettricità che scorre per trasformare il movimento (il cono) in un suono che possiamo qui – praticamente lo sono tutti gli altoparlanti!

Cosa significa impedenza degli altoparlanti?

L'impedenza dell'altoparlante, misurata in unità di resistenza chiamate Ohm, è il totale quantità di resistenza che un altoparlante ha al flusso di elettricità.

L'impedenza degli altoparlanti deriva da due cose:

1. La resistenza del lungo avvolgimento di filo che compone la bobina mobile
2. Una proprietà speciale creata quando il filo viene avvolto in una bobina chiamata induttanza

Proprio come non puoi avere un cortocircuito attraverso una batteria, un amplificatore o uno stereo ne ha bisogno un po' quantità di resistenza degli altoparlanti per limitare la quantità di corrente elettrica che la radio o l'amplificatore tenta di fornire.

Le bobine vocali degli altoparlanti utilizzano una lunghezza di filo molto lunga che è strettamente avvolto nella bobina mobile necessaria per produrre campi magnetici per creare movimento del cono. A causa di questa lunghezza, c'è sempre una certa quantità di resistenza che fa parte di ciò che costituisce l'impedenza degli altoparlanti.

La resistenza di un dato altoparlante è quasi sempre di poche unità di resistenza, misurata in Ohm.

Cosa significa induttanza? Perché è importante negli altoparlanti

Gli induttori sono parti elettriche molto utili che sfruttano l'induttanza. L'induttanza è una proprietà degli elettroni che fluiscono attraverso un anello di filo e dei campi magnetici che si accumulano a causa di essa. Allo stesso modo, gli altoparlanti hanno induttanza a causa delle loro bobine vocali, anche se di una piccola quantità.

Le bobine di filo hanno un interessante effetto collaterale che si verifica a differenza delle sezioni di filo rettilinee. L'avvolgimento del filo della bobina mobile forma un anello che ha una proprietà elettrica chiamata induttanza. Quando una frequenza alternata come un segnale musicale viene applicata a una bobina con induttanza, c'è un'opposizione al flusso di corrente elettrica a causa dei campi magnetici presenti.

Questa si chiama reattanza induttiva ed è diversa dalla resistenza in quanto cambia al variare della frequenza; la resistenza rimane la stessa.

Per i relatori, questo è importante perché significa che il totale la resistenza è composta dalle due cose che ho menzionato:resistenza del filo e reattanza induttiva. Il nome utilizzato per descrivere questo totale è impedenza.

Per gli altoparlanti, ciò significa che l'impedenza (la resistenza totale) cambia leggermente durante la riproduzione della musica a causa delle variazioni delle frequenze del suono. Tuttavia, la buona notizia è che possiamo ancora classificare i diffusori in base a una valutazione in Ohm poiché è sempre abbastanza vicino.

Quando si parla di impedenza di un altoparlante, la maggior parte delle volte le persone si riferiscono alla gamma dell'altoparlante assegnata a categorie come 2 ohm, 4 ohm, 8 ohm e così via. È così che abbiniamo gli altoparlanti a un amplificatore per auto o casa, radio e così via.

Nel mondo elettrico, le unità di resistenza misurate in Ohm possono essere scritte come il simbolo greco Omega, o "Ω".

Come funziona l'impedenza degli altoparlanti?

Quando un segnale musicale (costituito da corrente alternata) viene applicato a un altoparlante, genera campi magnetici mentre la corrente scorre attraverso la bobina del filo strettamente avvolto. È interessante notare che una bobina di filo sviluppa campi magnetici che resistono al flusso della corrente (resistenza, chiamata anche reattanza in questo caso).

Allo stesso modo, molti altri componenti elettrici come i motori hanno la stessa resistenza elettrica applicata alla corrente alternata (CA).

Come funziona la matematica (sì, è un po' complicato!)

A causa del modo in cui funziona l'induttanza e della fisica coinvolta, l'"impedenza" (resistenza totale) dell'altoparlante non è la somma della resistenza e della reattanza induttiva. Invece è la somma "algebrica", nel senso che è la radice quadrata della somma dei quadrati. Potresti ricordare questo tipo di matematica dalla lezione di trigonometria.

L'impedenza dell'altoparlante non è così semplice come aggiungere la resistenza CC misurata del filo della bobina e la reattanza induttiva per una determinata frequenza.

Invece, l'impedenza dell'altoparlante si trova dalla somma algebrica della resistenza del filo della bobina e della reattanza induttiva. Puoi trovarlo quadrando ciascuno e quindi prendendo la radice quadrata dei due numeri sommati.

La reattanza induttiva è comunemente scritta come "Xl", pronunciata "X sub L" e viene misurata in unità di Ohm proprio come la resistenza. L'induttanza viene misurata utilizzando un'unità chiamata "Henrie" e comunemente indicata con una "H":"uH" per microHenry, "mH" per milliHendries e così via.

Esiste anche un valore corrispondente per i condensatori chiamato reattanza capacitiva (Xc) ma di solito non si applica alle bobine vocali degli altoparlanti. Tuttavia, è molto importante per i crossover degli altoparlanti.

Perché non va bene se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa?

Proprio come qualsiasi altro dispositivo collegato a una fonte di alimentazione elettrica, l'impedenza dell'altoparlante determinerà quanta o poca corrente produrrà un ricevitore, un amplificatore, ecc. L'impedenza degli altoparlanti influisce anche sul comportamento di alcuni componenti degli altoparlanti, come i crossover degli altoparlanti.

Cosa succede se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa?

Puoi collegare un più alto impedenza degli altoparlanti nella maggior parte dei casi senza problemi (almeno non importanti). Una radio, un amplificatore per la casa o per auto, ecc. continueranno a produrre suoni e funzionare a temperature normali o basse. Questo perché un altoparlante con un'impedenza maggiore del previsto ridurrà quanta corrente elettrica cerca di produrre la sorgente audio.

Come effetto collaterale, otterrai il suono ma con una potenza in uscita molto inferiore rispetto a quella che avresti con il carico degli altoparlanti corretto. Gli autoradio o gli amplificatori, ad esempio, devono funzionare con tensioni inferiori rispetto agli stereo domestici, quindi hanno bisogno di un altoparlante da 4 ohm a impedenza inferiore in genere per produrre più potenza.

Gli stereo domestici, d'altra parte, hanno una maggiore tensione disponibile e possono utilizzare un'impedenza degli altoparlanti maggiore (8 ohm, in genere).

Vista interna di un amplificatore. Quando è collegato a un carico di impedenza dell'altoparlante troppo basso, l'amplificatore inizierà a surriscaldarsi e questo può bruciare i transistor di uscita poiché non possono gestire il calore causato dal tentativo di fornire corrente eccessiva a un carico dell'altoparlante inferiore.

Tuttavia, l'utilizzo di un'impedenza dell'altoparlante inferiore è dannoso perché fa sì che la radio o l'amplificatore tenti di emettere il doppio (o più!) di corrente rispetto a quella per cui è progettata. La tua casa o l'autoradio si surriscaldano molto rapidamente e, se sei fortunato, entreranno in modalità di autoprotezione e si spegneranno da sole.

Tuttavia, secondo la mia esperienza, è abbastanza comune che l'elettronica dello stadio di uscita si bruci quando è collegata a un carico di altoparlanti inferiore a quello che dovrebbe essere. I transistor ad alta potenza in un amplificatore o stereo per la casa o per auto sono classificati solo per una certa quantità di calore e corrente elettrica.

Quando sono costretti a cercare di gestire un importo al di fuori di tale intervallo, diventano super caldo e inizia a rompersi in modo permanente. Non ci vuole molto prima che il danno sia permanente e non producano più suoni.

Attenzione! Non collegare mai gli altoparlanti in modo da fornire un carico totale degli altoparlanti inferiore a quello per cui la radio o l'amplificatore sono classificati. Inoltre, non indovinare la corretta impedenza degli altoparlanti:controlla prima.

Ho visto casi in cui un "amico intelligente" di qualcuno ha un modo per "ottenere più potenza", ma ha fatto sì che uno stereo o un amplificatore provassero a erogare più potenza di quella per cui era stato progettato. Il risultato finale è stato un amplificatore bruciato.

Perché l'impedenza degli altoparlanti è importante per i crossover?

I crossover degli altoparlanti funzionano per separare il suono inviato a determinati altoparlanti per migliorare il suono, ridurre la distorsione e darti un maggiore controllo sul modo in cui vengono utilizzati. Ad esempio, bloccano i bassi che i tweeter non possono produrre e gli alti che un woofer non può produrre bene. Tuttavia, sono progettati per una specifica impedenza degli altoparlanti. La modifica dell'impedenza degli altoparlanti influisce sul suono.

I crossover degli altoparlanti sono sorprendente utile per ottenere un suono migliore con gli altoparlanti. Anche il condensatore più economico e basilare collegato in linea con un tweeter che funziona come filtro passa-alto fa una grande differenza nel suono.

Il risultato è un suono più pulito ed evita di danneggiarlo durante la riproduzione dei bassi.

Il problema è che, a causa del comportamento dei componenti del crossover (condensatori e induttori), sono progettati per carichi di altoparlanti specifici e non possono essere utilizzati con altri carichi di Ohm senza influire sull'uscita del suono.

Spostamento crossover quando si utilizzano altoparlanti con impedenza diversa

Quando si modifica l'impedenza dell'altoparlante collegato a un crossover degli altoparlanti, è possibile spostare in modo significativo la frequenza di taglio del crossover. Come regola generale:

• Dimezzare l'impedenza dell'altoparlante (es.:da 8 ohm a 4 ohm) raddoppia la frequenza
• Il raddoppio dell'impedenza dell'altoparlante (es:da 8 ohm a 16 ohm) dimezza la frequenza

Questo è un male perché consente agli altoparlanti di inviare una gamma sonora per cui non sono adatti. Nel caso dei tweeter, bassi e medi sono pessimi perché non riescono a produrli correttamente. Allo stesso modo, molti woofer non sono in grado di produrre bene i suoni ad alta frequenza.

Il risultato finale in entrambi i casi è un suono scadente che suona molto peggio di quanto dovrebbe essere. Se modifichi il carico in Ohm dell'altoparlante, dovrai sostituire il crossover dell'altoparlante poiché avrai bisogno di valori di parti diversi affinché funzioni allo stesso modo.

È meglio 8 o 4 ohm? Un'impedenza maggiore o minore è migliore per gli altoparlanti?

Gli altoparlanti da 8, 4 e 2 ohm non sono necessariamente "migliori" l'uno dell'altro. La risposta corretta è che dipende dall'applicazione e dallo stereo o dall'amplificatore in uso. L'impedenza migliore è quella che corrisponde correttamente alle specifiche di impedenza di un amplificatore o stereo.

Per tradizione industriale, gli 8 ohm sono usati per gli altoparlanti domestici e alcuni teatrali. Gli altoparlanti da 4 ohm sono generalmente utilizzati per l'auto e l'audio marino, con alcuni modelli anche da 2 ohm (solitamente subwoofer).

Ad esempio:

• Gli altoparlanti da 8 ohm sono utilizzati negli impianti stereo domestici e richiedono 1/2 della corrente di un altoparlante da 4 ohm. Ciò significa che possono utilizzare cavi per altoparlanti più piccoli in quanto possono sfruttare i sistemi elettrici domestici che dispongono di un'alimentazione ad alta tensione per pilotare amplificatori per altoparlanti.
• Gli altoparlanti da 4 ohm vengono utilizzati perché gli autoradio e gli amplificatori (in particolare le unità principali dell'auto) non possono produrre grandi quantità di potenza negli altoparlanti poiché hanno un'alimentazione a 12 V molto bassa. Ridurre l'impedenza degli altoparlanti da 8 a 4 significa che possiamo raddoppiare la potenza per la stessa tensione di uscita.

In effetti, gli autoradio possono emettere solo un piccolo RMS di 15-18 watt per canale, nonostante le esagerate potenze di picco che potresti vedere nelle pubblicità. Questo perché hanno solo circa 12 volt con cui lavorare e devono dividerli a metà per produrre onde CA che azionano un altoparlante.

Gli amplificatori per auto sono in grado di fornire enormi quantità di potenza a altoparlanti da 4 e 2 ohm. Usano un alimentatore interno "inverter" che aumenta l'alimentazione di +12V a tensioni più elevate. In questo modo sono in grado di fornire molta più potenza agli altoparlanti da 2 o 4 ohm di quanto sarebbe possibile altrimenti.

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