Perché è negativo se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa? La vostra domanda ha una risposta

Può essere confuso quando parliamo di impedenza, Ohm e tutto ciò riguardo ad altoparlanti auto o domestici. Sì, la maggior parte conosce altoparlanti, classificazioni in Ohm e altro… ma cosa significa davvero?

Esattamente perché è negativo se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa? Risponderò qui e farò chiarezza una volta per tutte.

In questo articolo tratterò tutto ciò che dovete sapere:

• Cos'è esattamente l'impedenza degli altoparlanti?
• Due grandi motivi per cui un'impedenza bassa può essere negativa… e perché importa
• Perché potete usare altoparlanti a impedenza più alta ma non più bassa (e cosa aspettarvi)

C'è molto da coprire, iniziamo subito!

Cosa significa impedenza per gli altoparlanti? Ohm degli altoparlanti spiegati

Vista illustrata delle parti che compongono un altoparlante inclusa la bobina mobile. La bobina è un lungo filo strettamente avvolto che ha una certa resistenza dal conduttore elettrico. Crea campi magnetici che spingono il cono avanti e indietro, creando suono muovendo l'aria.

Nel mondo dell'elettricità e dell'elettronica, servono alcune cose per fare lavoro utile:

• Una fonte di potenza con tensione per muovere corrente elettrica attraverso una resistenza, motore, ecc. Un amplificatore o radio domestico/auto fornisce questo.
• Conduttori elettrici (filo per altoparlanti) per creare un percorso per quella corrente.
• Un certo livello di resistenza per limitare quanta corrente può fluire (troppa corrente fa bruciare le cose, surriscaldare, 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 suono che sentiamo – è基本的に tutto ciò che sono gli altoparlanti!

Cosa significa impedenza degli altoparlanti?

L'impedenza degli altoparlanti, misurata in unità di resistenza chiamate Ohm, è l'importo totale di resistenza che un altoparlante oppone al flusso di elettricità.

L'impedenza degli altoparlanti proviene da due cose:

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

Proprio come non potete avere un cortocircuito su una batteria, un amplificatore o stereo ha bisogno di qualche quantità di resistenza dell'altoparlante per limitare quanta corrente la radio o l'amplificatore cerca di fornire.

Le bobine mobili usano un filo molto lungo strettamente avvolto nella bobina necessaria a produrre campi magnetici per creare il movimento del cono. Per questa lunghezza, c'è sempre una certa resistenza che fa parte dell'impedenza.

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

Cosa significa induttanza? Perché importa negli altoparlanti

Gli induttori sono componenti elettrici molto utili che sfruttano l'induttanza. L'induttanza è una proprietà degli elettroni che scorrono in un anello di filo e i campi magnetici che si accumulano per questo. Similmente, gli altoparlanti hanno induttanza per le loro bobine mobili, sebbene in piccola quantità.

Le bobine di filo hanno un interessante effetto collaterale che non accade con sezioni di filo dritte. L'avvolgimento 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 dovuta ai campi magnetici presenti.

Questo si chiama reattanza induttiva ed è diversa dalla resistenza perché cambia al variare della frequenza; la resistenza rimane costante.

Per gli altoparlanti, questo importa perché significa che la resistenza totale è composta dalle due cose menzionate: resistenza del filo e reattanza induttiva. Il nome per descrivere questo totale è impedenza.

Per gli altoparlanti, questo significa che l'impedenza (la resistenza totale) cambia leggermente mentre suona la musica a causa delle frequenze sonore che cambiano. Tuttavia, la buona notizia è che possiamo ancora categorizzare gli altoparlanti secondo una classificazione in Ohm poiché è sempre abbastanza vicina.

Quando parliamo dell'impedenza di un altoparlante, la maggior parte delle volte ci riferiamo al range dell'altoparlante assegnato a categorie come 2 Ohm, 4 Ohm, 8 Ohm, ecc. Questo è come abbiniamo gli altoparlanti a un amplificatore auto o domestico, radio, ecc.

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

Come funziona l'impedenza degli altoparlanti?

Quando un segnale musicale (fatto di corrente alternata) viene applicato a un altoparlante, genera campi magnetici mentre la corrente scorre nella bobina strettamente avvolta. È interessante che una bobina di filo sviluppi campi magnetici che resistono al flusso di corrente (resistenza, anche chiamata reattanza in questo caso).

Similmente, molti altri componenti elettrici come i motori gestiscono la stessa resistenza elettrica quando viene applicata corrente alternata (CA).

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

A causa del funzionamento dell'induttanza e della fisica coinvolta, l'"impedenza" dell'altoparlante (resistenza totale) non è la somma della resistenza e della reattanza induttiva. Invece è la somma "algebrica", cioè la radice quadrata della somma dei quadrati. Potreste ricordare questo tipo di matematica dalla trigonometria.

L'impedenza dell'altoparlante non è semplicemente la somma della resistenza CC misurata del filo della bobina e della reattanza induttiva per una data frequenza.

Invece, l'impedenza dell'altoparlante si trova dalla somma algebrica della resistenza del filo della bobina e della reattanza induttiva. La trovate elevando al quadrato ciascuna e poi prendendo la radice quadrata dei due numeri sommati.

La reattanza induttiva è comunemente scritta come "Xl", si pronuncia "X sub L" e si misura in unità di Ohm come la resistenza. L'induttanza si misura usando un'unità chiamata "Henry" e comunemente indicata con "H": "uH" per microHenry, "mH" per milliHenry, ecc.

C'è anche un valore corrispondente per i condensatori chiamato reattanza capacitiva (Xc) ma di solito non si applica alle bobine mobili degli altoparlanti. È molto importante per i crossover, però.

Perché è negativo se l'impedenza degli altoparlanti è troppo bassa?

Proprio come qualsiasi altro dispositivo connesso a una fonte di potenza elettrica, l'impedenza dell'altoparlante determinerà quanta o quanta poca corrente un ricevitore domestico o auto, amplificatore, ecc. produrrà. L'impedenza influenza anche il comportamento di alcuni componenti come i crossover.

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

Potete connettere un'altoparlante a impedenza più alta nella maggior parte dei casi senza problemi (almeno non maggiori). Una radio, amplificatore domestico o auto, ecc. produrrà comunque suono e funzionerà a temperature normali o basse. Perché un altoparlante con impedenza più alta di quella attesa ridurrà quanta corrente la sorgente audio cerca di produrre.

Come effetto collaterale, otterrete suono ma con potenza d'uscita molto inferiore a quella che avreste con il carico corretto. Gli stereo auto o amplificatori, ad esempio, devono lavorare con tensioni più basse degli stereo domestici, quindi tipicamente necessitano di un'altoparlante a impedenza più bassa (4 Ohm) per produrre più potenza.

Gli stereo domestici, d'altra parte, hanno tensione più alta disponibile e possono usare un'impedenza più alta (8 Ohm, tipicamente).

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

Tuttavia, usare un'altoparlante a impedenza inferiore è negativo perché costringe la radio o l'amplificatore a tentare di erogare il doppio (o più!) della corrente per cui è progettato. Il vostro stereo domestico o auto si surriscalderà molto velocemente e, se siete fortunati, entrerà in modalità di auto-protezione e si spegnerà.

Tuttavia, nella mia esperienza, è piuttosto comune che gli stadi d'uscita brucino quando connessi a un carico inferiore a quello corretto. I transistor di alta potenza in un amplificatore o stereo domestico/auto sono classificati solo per una certa quantità di calore e corrente.

Quando sono costretti a gestire una quantità fuori da quel range diventano super caldi e iniziano a degradarsi permanentemente. Non ci vuole molto prima che il danno sia permanente e non producano più suono.

Attenzione! Non cablate mai gli altoparlanti in modo da dare un carico totale inferiore a quello per cui la radio o l'amplificatore è classificato. Inoltre, non indovinate l'impedenza corretta – controllate prima.

Ho visto casi dove l'"amico che se ne intende" ha un modo per "ottenere più potenza" ma ha causato a uno stereo o amplificatore di tentare di erogare più potenza di quella per cui era progettato. Il risultato finale è stato un amplificatore bruciato.

Perché l'impedenza degli altoparlanti importa per i crossover?

I crossover per altoparlanti separano il suono inviato a certi altoparlanti per migliorare il suono, ridurre la distorsione e dare più controllo su come vengono usati. Ad esempio, bloccano i bassi che i tweeter non possono produrre e gli alti che un woofer non produce bene. Tuttavia, sono progettati per un'impedenza specifica. Cambiare l'impedenza influenza il suono.

I crossover per altoparlanti sono incredibilmente utili per ottenere un suono migliore. Anche il condensatore più economico e base connesso in linea con un tweeter che funziona come filtro passa-alto fa una grande differenza nel suono.

Il risultato è suono più pulito ed evita di danneggiarlo quando vengono riprodotti suoni bassi.

Il problema è che, a causa del comportamento dei componenti del crossover (condensatori e induttori), sono progettati per carichi specifici e non possono essere usati con altri carichi in Ohm senza influenzare l'uscita sonora.

Spostamento del crossover usando altoparlanti a impedenza diversa

Quando cambiate l'impedenza dell'altoparlante connesso a un crossover, potete spostare significativamente la frequenza di taglio. Come regola generale:

• Dimezzando l'impedenza (es.: 8 Ohm a 4 Ohm) si raddoppia la frequenza
• Raddoppiando l'impedenza (es.: 8 Ohm a 16 Ohm) si dimezza la frequenza

È negativo perché permette agli altoparlanti di ricevere una gamma sonora per cui non sono adatti. Nel caso dei tweeter, bassi e midrange sono cattivi perché non possono riprodurli correttamente. Similmente, molti woofer non riproducono bene le alte frequenze.

Il risultato finale in entrambi i casi è un suono povero molto peggiore di quanto dovrebbe essere. Se cambiate il carico in Ohm dell'altoparlante dovrete sostituire il crossover perché avrete bisogno di valori diversi per farlo funzionare uguale.

È meglio 8 o 4 Ohm? È meglio un'impedenza più alta o più bassa per gli altoparlanti?

Altoparlanti da 8, 4 e 2 Ohm non sono necessariamente "migliori" l'uno dell'altro. La risposta corretta è che dipende dall'applicazione e da quale stereo o amplificatore viene usato. La migliore impedenza è quella che corrisponde correttamente alla specifica d'impedenza di un amplificatore o stereo.

Per tradizione industriale, 8 Ohm sono usati per altoparlanti domestici e alcuni da teatro. 4 Ohm sono generalmente usati per audio auto e marino, con alcuni modelli da 2 Ohm (solitamente subwoofer).

Ad esempio:

• Altoparlanti da 8 Ohm sono usati in sistemi stereo domestici e richiedono metà della corrente di un altoparlante da 4 Ohm. Ciò significa che possono usare filo per altoparlanti più sottile poiché sfruttano gli impianti elettrici domestici che hanno un'alta tensione per pilotare gli amplificatori.
• Altoparlanti da 4 Ohm sono usati perché gli stereo auto e gli amplificatori (in particolare le autoradio) non possono generare grandi quantità di potenza negli altoparlanti avendo un'alimentazione a 12V molto bassa. Ridurre l'impedenza da 8 a 4 Ohm significa poter raddoppiare la potenza per la stessa tensione d'uscita.

Di fatto, gli stereo auto possono erogare solo circa 15-18 watt RMS per canale, nonostante le classificazioni di potenza di picco esagerate che potreste vedere nelle pubblicità. Perché hanno solo circa 12 volt con cui lavorare e devono dividerli a metà per produrre onde CA che pilotano un altoparlante.

Gli amplificatori auto riescono a erogare enormi quantità di potenza a altoparlanti da 4 e 2 Ohm. Usano un'alimentazione interna "inverter" che alza la tensione +12V a tensioni più alte. Così possono fornire molta più potenza a altoparlanti da 2 o 4 Ohm di quanto sarebbe possibile altrimenti.

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