Damos como certo como certos estéreos e amplificadores precisam de alto-falantes de 2, 4 ou 8 ohms para funcionar direito. Mas o que é impedância de alto-falante?
E como você pode saber a impedância de um alto-falante se não estiver no alto-falante ou você não conseguir encontrá-la?
Ótima notícia – não é tão difícil! Neste artigo útil, vou explicar como a impedância do alto-falante funciona, como você pode medir a impedância do alto-falante (Ohms) e muito mais.
Também há um prático gráfico de Ohms de alto-falante para ajudar você a identificar qual a impedância do seu alto-falante para saber com certeza.
Vamos cobrir as ideias principais antes de entrar em mais detalhes, conforme abordo cada tópico.
Resumindo, se o seu alto-falante não tem a impedância listada em nenhum lugar ou você não encontra as especificações do fabricante, a melhor coisa a fazer é medi-la. Assim você pode ter 100% de certeza e evitar problemas com seu estéreo, amplificador e crossovers.
Você definitivamente não quer usar um alto-falante com impedância menor que a esperada, pois é possível danificar seu estéreo ou amplificador permanentemente!
A impedância do alto-falante, medida em Ohms, é a resistência total da bobina de voz ao fluxo de corrente elétrica enquanto opera com um sinal musical.
Ao contrário de condutores elétricos padrão, o enrolamento do fio da bobina de voz forma um laço que tem uma propriedade elétrica chamada indutância. A indutância é diferente da resistência, pois muda conforme a frequência muda. Isso é chamado de reatância indutiva.
Campos magnéticos são criados à medida que a corrente flui através do fio de bobina firmemente enrolado. Esses campos têm uma oposição (resistência, também chamada de reatância) à corrente fluindo através do fio da bobina. (Da mesma forma, muitos outros componentes elétricos como motores têm isso também).
Devido a como a indutância funciona e a física envolvida, a "impedância" do alto-falante (resistência total) não é uma simples adição da resistência e da reatância indutiva juntas.
Em vez disso, a impedância do alto-falante é encontrada a partir da soma algébrica (a raiz quadrada da soma dos quadrados) da resistência do fio da bobina e da reatância indutiva.
A reatância indutiva é comumente escrita como "Xl", pronunciado "X sub L" e é medida em unidades de Ohms, assim como a resistência. A indutância é medida usando uma unidade chamada "Henry" e comumente notada com um "H": "uH" para microHenries, "mH" para miliHenries, e assim por diante.
Se você gosta de matemática, pode ver aqui como a impedância do alto-falante é calculada. Como mencionei, é a soma geométrica da resistência no enrolamento de fio de cobre da bobina de voz e da reatância indutiva em uma dada frequência.
A coisa mais importante a entender sobre a impedância do alto-falante é:
Na verdade, se você usasse um multímetro para medir os Ohms (impedância) da bobina de voz em um alto-falante, encontraria uma leitura de cerca de 3,2-3,6 ohms para um alto-falante de 4 ohms e 6 ohms ou mais para um alto-falante de 8 ohms.
Vamos pegar um exemplo. Usaremos um alto-falante de exemplo e especificações do mundo real e faremos a matemática.
Parâmetros de exemplo para usar de um alto-falante real para a resistência da bobina de voz (Re) e a indutância do enrolamento (Le).
Exemplo de cálculo da impedância do alto-falante usando 1kHz como frequência:
Portanto, para nosso alto-falante de exemplo, a impedância total a 1kHz é 3,142 Ω, apenas um pouco maior que a própria resistência da bobina de voz.
Isso ocorre porque (1) a maioria dos alto-falantes tem uma quantidade muito pequena de indutância, e (2) os alto-falantes funcionam na faixa de áudio e não acima de 20kHz, o que significa que a reatância indutiva será limitada.
Não é para dizer que os alto-falantes nunca têm uma alta impedância. De fato, em sua frequência ressonante onde se comportam de forma diferente, a impedância pode ser ENORME! De fato, até 50 ohms. No entanto, esse é um tópico separado.
(Nota: como você vê nas especificações do alto-falante de exemplo, o parâmetro "Fs" nos diz que a frequência ressonante de 84,8Hz é onde isso acontece para este alto-falante em particular)
Nesta imagem, você pode ver um exemplo de como medir a impedância do alto-falante usando um ohmímetro ou qualquer multímetro padrão ajustado para medir resistência em Ohms. Para fazer isso, ajuste-o para a faixa mais baixa que mede unidades de 1, 0-10, 0-20, ou auto-range e o medidor medirá de acordo. Segure as pontas de prova firmemente contra metal limpo nos terminais do alto-falante com o fio do alto-falante removido.
Para medir a impedância de um alto-falante, você precisará de um multímetro (multímetro com múltiplas funções) ou um ohmímetro (medidor de resistência) dedicado.
Use os seguintes passos:
A coisa importante a ter em mente é que você não medirá exatamente 4 ohms, 8 ohms, etc. Os alto-falantes recebem uma classificação de impedância para fins estéreo que são aproximados – ou próximos – do que você medirá com um multímetro.
Nota: Alto-falantes como tweeters com um capacitor conectado em linha com eles atuarão como um circuito aberto e interferirão com sua medição.
Veja minhas notas abaixo para como medir esses corretamente.
Mostradas são algumas configurações de faixa de resistência de multímetro de exemplo para usar para multímetros típicos.
Como mencionei anteriormente, é importante usar a faixa de resistência correta no seu medidor ao medir a impedância do alto-falante. Isso porque a configuração errada pode não exibir nada ou dar a ideia errada de que talvez o alto-falante esteja queimado quando não está.
Se você não tem certeza, verifique o manual do multímetro. Muitos medidores digitais modernos costumam ter uma configuração automática que se ajustará automaticamente para a medição de Ohm que detecta e exibirá a leitura e casas decimais de acordo. Outros medidores exigem que você selecione a faixa manualmente.
Como regra geral, use a faixa mais baixa que inclui 0-10 ohms (ou similar) e suba se necessário.
Isso quase nunca deve acontecer – mas no caso de uma conexão ruim, alto-falante queimado (ou quase queimado), coisas estranhas podem acontecer e você pode obter uma leitura muito fora da impedância normal do alto-falante.
Na minha experiência, no entanto, isso é muito raro.
Depois de obter sua medição, use meu gráfico de impedância do alto-falante para encontrar o próximo valor de impedância do alto-falante listado.
Tweeters são um dos tipos mais comuns de alto-falantes com um crossover. Para medir a impedância do alto-falante neles, você precisará colocar as pontas de prova do multímetro ao redor do capacitor do crossover. Caso contrário, a leitura será um circuito aberto ou muito alta.
Medir a impedância do alto-falante onde crossovers são usados é um pouco problemático. Isso porque capacitores, que são comumente usados em tweeters como filtro passa-alta, atuam como um circuito aberto ao medir resistência.
Obviamente, isso é um problema, pois você nunca obterá uma leitura correta se usar as pontas de prova na fiação do alto-falante.
Para evitar isso, você vai querer medir ao redor do capacitor, se usado, que normalmente está no terminal positivo do alto-falante. Você deve conseguir então uma leitura correta.
Para alto-falantes de 2 vias, em muitos casos, nenhum crossover é usado no woofer. Em alguns casos, há um indutor em série com ele. A boa notícia é que ler diretamente a resistência através de um alto-falante e um indutor não faz muita diferença – indutores têm um valor de resistência minúsculo. Na verdade, eles geralmente estão em miliOhms (milhésimos de um Ohm), o que é quase nada.
Para crossovers de 2 vias, o mesmo se aplica também. Seguindo o diagrama acima, sua principal preocupação é evitar medir através de capacitores.
Um alto-falante de 8 ohms, no mundo real, terá uma medição de resistência menor que sua classificação de 8 ohms. Isso é normal e se deve a como o alto-falante é feito. Alto-falantes não têm valores de impedância exatos, mas sim cairão em uma faixa geral próxima à sua classificação. Você pode usar essa faixa para identificar sua impedância se não a souber.
Para usar este gráfico, pegue a medição de resistência do alto-falante que você obteve nas instruções anteriores e use-a para comparar com as medições aqui. Você verá que seu alto-falante deve cair em um dos padrões de impedância de alto-falante comumente vendidos.
| Faixa de medição do alto-falante* | Classificação de impedância do alto-falante |
|---|---|
| 3,1-4,0 ohms | 4 ohm |
| 6,0-8 ohms | 8 ohm |
| 1,2-2 ohms | 2 ohms |
| 4,0-6 ohms | 6 ohms |
| 0,5-1,0 ohms | 1 ohm** |
| 12-16 ohms | 16 ohms** |
*(Esta é uma faixa aproximada e deve cobrir quase todos os alto-falantes, mas pode variar ligeiramente)
**(1 ohm é raro, mas pode ser encontrado em alguns produtos de som de carro, como sistemas amplificados Bose premium. Alto-falantes de 16 ohms às vezes podem ser usados para sistemas domésticos ou outros, mas não são muito comuns)
Este gráfico mostra o que acontece quando um alto-falante de impedância mais alta é usado com um amplificador ou estéreo classificado para um alto-falante de impedância mais baixa. Como este exemplo mostra, usar um alto-falante de 8 ohms no lugar de 4 ohms significa que ele desenvolverá 1/2 da potência e, consequentemente, volume menor que um alto-falante de 4 ohms.
Usar um alto-falante que não corresponde ao estéreo ou amplificador para o qual é classificado pode ter resultados relativamente menores – ou até horríveis – dependendo do caso:
Por exemplo, se você usasse alto-falantes de 8 ohms no lugar de alto-falantes de 4 ohms de som de carro, não danificaria nada, pois menos corrente fluirá para o alto-falante. O problema será (embora toque bem, de outra forma) que a potência total disponível será 1/2 da de um alto-falante de 4 ohms.
Um rádio ou amplificador é projetado para emitir um certo nível de tensão para um dado volume e, portanto, alto-falantes de impedância mais alta não terão a mesma potência disponível no mesmo nível de volume. Isso ocorre porque a potência para um alto-falante depende da tensão disponível.
Pelas fórmulas elétricas chamadas Lei de Ohm, P (potência, em Watts) = Tensão²/R (Ohms do alto-falante)
Para um volume baixo (2V de saída de um amplificador), um alto-falante de 4 ohms teria 1W de potência disponível. Um alto-falante de 8 ohms, no entanto, teria apenas 1/2W. Isso significa que, para o mesmo amplificador ou volume de rádio, alto-falantes de impedância mais alta não podem produzir o mesmo volume.
Usar a impedância errada do alto-falante pode afetar o som de algumas maneiras:
Usar um alto-falante de impedância menor que o seu estéreo ou amplificador é classificado é uma ideia terrível e nunca deve ser feito! Isso porque não é projetado para lidar com a quantidade excessiva de corrente que terá que fornecer graças à resistência diminuída da menor impedância do alto-falante.
Se você tiver sorte, a unidade entrará em "modo de proteção", no qual desliga até que a condição seja removida e seja seguro operar. No entanto, pela minha experiência, muitos eletrônicos ficam extremamente quentes e podem queimar seus transistores de saída, o que significa que ficam permanentemente danificados.
Não arrisque! Sempre verifique a classificação mínima de Ohms do seu equipamento e certifique-se de segui-la. Nunca assuma que o amplificador, rádio, receptor, etc., será capaz de se proteger contra danos.
Crossovers são projetados para uma impedância específica do alto-falante. Mudar a impedância do alto-falante significa que você está mudando como eles funcionam e desloca a frequência de crossover, dando pior som e potencialmente adicionando distorção que não existia antes.
Ao usar crossovers de alto-falante, é realmente importante entender que você não pode mudar a carga do alto-falante (impedância do alto-falante que eles veem conectada) pois os resultados não serão bons.
Mudar um alto-falante de 4 ohms para um de 8 ohms, ou vice-versa, terá um enorme impacto no som porque a frequência de corte do crossover mudará muito, já que depende criticamente da carga do alto-falante usada.
Como regra geral:
Para tweeters, aumentar a impedância do tweeter significa que você estará permitindo mais graves e médios, levando a som ruim, já que tweeters não podem produzir essas faixas. Para woofers, isso significa introduzir médios ou agudos ruins para os quais não são adequados.
Em ambos os casos, lembre-se que a frequência de crossover muda inversamente proporcional à carga do alto-falante que você aumentou ou diminuiu.
Nota: Ao reduzir o volume do tweeter, usar um L-pad ou rede de resistores L-pad devidamente projetada manterá adequadamente a carga do alto-falante que o crossover vê, então não afetará o som.
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