A fabricação de fones de ouvido se resume a duas partes principais. A primeira é produzir duas versões miniaturizadas de alto-falantes usando uma combinação de compostos metálicos e plástico ou papel. A segunda é produzir uma carcaça para os alto-falantes que se encaixe confortavelmente sobre ou dentro da orelha, com plásticos, borracha e espuma sendo componentes-chave dependendo do design.
O residente de Utah, Nathaniel Baldwin, inventou os fones de ouvido em 1910, com seus primeiros clientes incluindo a Marinha dos EUA. Nessa época, os fones de ouvido eram a única maneira de ouvir sinais de áudio elétricos (em vez do som mecânico de gramofones) até que amplificadores se tornassem amplamente disponíveis. Fones de ouvido estéreo apareceram em 1958, enquanto o lançamento do Sony Walkman em 1979 provocou uma mudança dos fones que envolviam a orelha para menores que apenas pressionavam contra a orelha. Fones intra-auriculares (earbuds), que entram no canal auditivo, tornaram-se populares quando incluídos com o iPod.
Embora muita tecnologia seja empregada para tornar os fones de ouvido pequenos e confortáveis, em princípio eles são simplesmente dois alto-falantes miniatura. Isso envolve três componentes-chave: um ímã permanente (fixo no lugar), um eletroímã enrolado e um cone. O sinal elétrico do dispositivo de áudio (como seu player MP3) passa pelo eletroímã e faz seu campo magnético mudar de direção. Isso significa que o eletroímã alterna rapidamente entre ser atraído ou repelido pelo ímã permanente e, assim, se move. O eletroímã está preso ao cone, que amplifica o movimento e faz o ar vibrar em direção ao seu ouvido como ondas sonoras.
Originalmente, as partes metálicas dos alto-falantes de fones de ouvido eram feitas de ferro, o que resultava em qualidade de som ruim. Hoje, normalmente são ferrita ou neodímio, que são materiais compostos que incluem ferro e outros elementos. No eletroímã enrolado, esses materiais têm a grande vantagem de poder mudar a direção do campo magnético com apenas uma perda mínima de energia. O cone nos fones de ouvido é comumente feito de plástico e/ou papel em vez de metal. Isso porque a flexibilidade é mais importante que a resistência neste tamanho. Alguns pesquisadores exploraram o uso de um novo material composto, grafeno, para tentar obter maior resistência e flexibilidade ao mesmo tempo.
O material que envolve os alto-falantes nos fones de ouvido varia dependendo do design e orçamento. Para fones supra-auriculares (on-ear), o design usual é uma carcaça de plástico rígido com uma camada de borracha ou PVC para atuar como almofada na orelha. Para fones intra-auriculares (in-ear), borracha ou silicone é comum, pois tem mais flexibilidade e pode se ajustar confortavelmente, mas firmemente, na orelha ou canal auditivo. Modelos intra-auriculares mais caros usam uma forma de espuma que pode se ajustar à forma específica do canal auditivo do usuário.
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