Come gli altoparlanti producono il suono: la fisica spiegata
Gli altoparlanti sono trasduttori elettroacustici — converteno energia elettrica (segnale audio) in movimento meccanico (movimento del cono) che crea onde di pressione nell'aria (suono).
Il meccanismo di base: Forza di Lorentz
- Ingresso segnale: L'amplificatore invia corrente alternata (AC) corrispondente alla forma d'onda audio.
- Bobina mobile: Una bobina leggera di rame/alluminio attaccata al collo del cono. La corrente vi scorre attraverso.
- Gap magnetico: La bobina mobile si trova in un campo magnetico radiale concentrato da un magnete permanente (neodimio, ferrite, alnico).
- Forza: F = B × I × L (Forza di Lorentz). Corrente (I) in campo magnetico (B) lungo la lunghezza del filo (L) crea una forza perpendicolare a entrambi.
- Movimento: La forza spinge/tira la bobina mobile → il cono si muove avanti/indietro.
- Onde di pressione: Lo spostamento del cono comprime/rarefà l'aria → onde sonore longitudinali si propagano.
Componenti chiave
| Parte | Funzione | Materiali |
|---|---|---|
| Cono / Diaframma | Muove l'aria. Leggero, rigido, smorzato. | Carta, polipropilene, Kevlar, alluminio, titanio, berillio, fibra di carbonio, compositi a sandwich. |
| Bobina mobile | Motore. Trasporta corrente. | Rame (tondo/piatto), alluminio (più leggero), CCA. Former: Kapton, alluminio, titanio, fibra di vetro. |
| Magnete | Campo B statico. | Neodimio (NdFeB) — forte, piccolo. Ferrite (ceramica) — economico, pesante. Alnico — vintage. |
| Sospensione (Surround + Spider) | Centra la bobina, limita l'escursione, riporta il cono. | Gomma, schiuma, santoprene (surround); Nomex, cotone, composito (spider). |
| Cestello / Telaio | Struttura rigida che tiene tutto. | Acciaio stampato, alluminio fuso, magnesio. |
| Coppia antipolvere | Protegge il gap, può irradiare gli acuti. | Carta, feltro, alluminio, composito. |
Frequenza ↔ Parametri del segnale
- Altezza (Frequenza): Velocità di alternanza della corrente. 20 Hz = 20 cicli/sec (bassi). 20 kHz = 20.000 cicli/sec (acuti).
- Intensità (Ampiezza): Magnitudine della corrente. Più corrente → maggiore escursione del cono → SPL più alto (dB).
Ruolo dell'involucro
La scatola non è solo una scatola. Essa:
- Separa onde anteriore/posteriore (fuori fase → cancellazione, specialmente bassi).
- Accorda la risonanza: Sigillato (stretto, roll-off 12 dB/ott), Con reflex (aumento bassi alla frequenza di accordo), Bandpass, Linea di trasmissione.
- Smorza onde stazionarie: Rinforzi interni, materiale smorzante (polifill, fibra di vetro).
Sistemi multi-driver (Crossover)
- Woofer: Cono grande, massa alta → frequenze basse.
- Tweeter: Piccola cupola/nastro, massa bassa → frequenze alte.
- Midrange: Intermedio.
- Rete crossover: Passiva (induttori/condensatori/resistenze) o Attiva (DSP + amplificatori separati) divide il segnale per frequenza.
In sintesi
Gli altoparlanti producono suono scuotendo elettromagneticamente un cono. La fedeltà dipende da quanto linearmente il motore (B×L), la sospensione e il cono si comportano tra le frequenze, e da come l'involucro gestisce l'onda posteriore.