Pode ser confuso quando falamos sobre impedância, Ohms e tudo isso em relação a alto-falantes automotivos ou domésticos. Sim, a maioria das pessoas está familiarizada com alto-falantes, classificações em Ohms e mais… mas o que isso realmente significa?
Exatamente por que é ruim se a impedância do alto-falante for muito baixa? É isso que responderei aqui e esclarecerei de uma vez por todas.
Neste artigo, abordarei tudo o que você precisa saber:
Há muito a cobrir, então vamos direto ao assunto!
Visão ilustrada das partes que compõem um alto-falante, incluindo a bobina de voz. A bobina de voz é um longo comprimento de fio bem enrolado que tem certa resistência do condutor elétrico usado. Cria campos magnéticos que movem o cone do alto-falante para frente e para trás, criando som ao mover ar.
No mundo da eletricidade e eletrônica, precisamos de algumas coisas para fazer trabalho útil:
Pelo mesmo token, assim como outros dispositivos elétricos, alto-falantes são como pequenos motores que usam eletricidade fluindo para transformar movimento (o cone) em som que podemos ouvir — isso é basicamente tudo que alto-falantes são!
A impedância do alto-falante, medida em unidades de resistência chamadas Ohms, é a quantidade total de resistência que um alto-falante tem ao fluxo de eletricidade.
A impedância do alto-falante vem de duas coisas:
Assim como você não pode ter um curto-circuito em uma bateria, um amplificador ou estéreo precisa de alguma quantidade de resistência do alto-falante para limitar quanta corrente elétrica o rádio ou amplificador tenta fornecer.
Bobinas de voz de alto-falantes usam um comprimento muito longo de fio bem enrolado na bobina necessária para produzir campos magnéticos e criar movimento do cone. Por causa desse comprimento, sempre há uma certa quantidade de resistência que faz parte do que compõe a impedância do alto-falante.
A resistência de um dado alto-falante é quase sempre algumas unidades de resistência, medidas em Ohms.
Indutores são partes elétricas muito úteis que aproveitam a indutância. A indutância é uma propriedade de elétrons fluindo através de um laço de fio e os campos magnéticos que se acumulam por causa disso. Da mesma forma, alto-falantes têm indutância devido às suas bobinas de voz, embora em pequena quantidade.
Bobinas de fio têm um efeito colateral interessante que acontece ao contrário de seções retas de fio. O enrolamento do fio da bobina de voz forma um laço que tem uma propriedade elétrica chamada indutância. Quando uma frequência alternada como um sinal musical é aplicada a uma bobina com indutância, há uma oposição ao fluxo de corrente elétrica devido aos campos magnéticos presentes.
Isso é chamado de reatância indutiva e é diferente da resistência, pois muda conforme a frequência muda; a resistência permanece a mesma.
Para alto-falantes, isso importa porque significa que a resistência total é composta das duas coisas que mencionei: resistência do fio e reatância indutiva. O nome usado para descrever esse total é impedância.
Para alto-falantes, isso significa que a impedância (a resistência total) muda ligeiramente enquanto a música toca por causa das frequências de som que mudam. No entanto, a boa notícia é que ainda podemos categorizar alto-falantes de acordo com uma classificação em Ohms, pois ela sempre fica bem próxima.
Quando falamos sobre a impedância de um alto-falante, na maioria das vezes as pessoas se referem à faixa do alto-falante atribuída a categorias como 2 ohms, 4 ohms, 8 ohms, e assim por diante. É assim que combinamos alto-falantes a um amplificador automotivo ou doméstico, rádio, etc.
No mundo elétrico, unidades de resistência medidas em Ohms podem ser escritas como o símbolo grego Omega, ou "Ω."
Quando um sinal musical (composto de corrente alternada) é aplicado a um alto-falante, gera campos magnéticos à medida que a corrente flui pela bobina de fio bem enrolada. Curiosamente, uma bobina de fio desenvolve campos magnéticos que resistem ao fluxo da corrente (resistência, também chamada reatância neste caso).
Da mesma forma, muitos outros componentes elétricos como motores lidam com a mesma resistência elétrica quando corrente alternada (CA) é aplicada.
Devido ao funcionamento da indutância e à física envolvida, a "impedância" do alto-falante (resistência total) não é a soma da resistência e da reatância indutiva. Em vez disso, é a soma "algébrica", significando que é a raiz quadrada da soma dos quadrados. Você pode se lembrar desse tipo de matemática da aula de trigonometria.
A impedância do alto-falante não é tão simples quanto apenas somar a resistência CC medida do fio da bobina e a reatância indutiva para uma dada frequência.
Em vez disso, a impedância do alto-falante é encontrada a partir da soma algébrica da resistência do fio da bobina e da reatância indutiva. Você encontra isso elevando cada um ao quadrado e então tirando a raiz quadrada dos dois números somados.
A reatância indutiva é comumente escrita como "Xl", pronunciado "X sub L" e medida em unidades de Ohms, assim como resistência. A indutância é medida usando uma unidade chamada "Henrie" e comumente notada com "H": "uH" para microHenries, "mH" para miliHenries, e assim por diante.
Também há um valor correspondente para capacitores chamado reatância capacitiva (Xc), mas isso não costuma se aplicar a bobinas de voz de alto-falantes. É muito importante para crossovers de alto-falantes, no entanto.
Assim como qualquer outro dispositivo conectado a uma fonte de energia elétrica, a impedância do alto-falante determinará quanta ou quão pouca corrente um receptor doméstico ou automotivo, amplificador, etc., produzirá. A impedância do alto-falante também afeta como alguns componentes, como crossovers de alto-falantes, se comportam.
Você pode conectar uma impedância de alto-falante maior na maioria dos casos sem problemas (pelo menos não maiores). Um rádio, amplificador doméstico ou automotivo, etc., ainda produzirá som e funcionará em temperaturas normais ou baixas. Isso porque um alto-falante com impedância maior que a esperada reduzirá quanta corrente elétrica a fonte de áudio tenta produzir.
Como efeito colateral, você obterá som, mas com potência de saída muito menor do que teria com a carga correta do alto-falante. Estéreos ou amplificadores automotivos, por exemplo, têm que trabalhar com tensões menores que estéreos domésticos, então precisam de um alto-falante de impedância menor, tipicamente 4 ohms, para produzir mais potência.
Estéreos domésticos, por outro lado, têm tensão mais alta disponível e podem usar uma impedância maior (8 ohms, tipicamente).
Visão interna de um amplificador. Quando conectado a uma carga de impedância de alto-falante muito baixa, o amplificador começará a ficar muito quente e isso pode queimar os transistores de saída, pois eles não aguentam o calor causado pela tentativa de fornecer corrente excessiva a uma carga de alto-falante menor.
No entanto, usar uma impedância menor do alto-falante é ruim porque faz o rádio ou amplificador tentar emitir o dobro (ou mais!) de corrente do que foi projetado. Seu estéreo doméstico ou automotivo ficará muito quente rapidamente e, se tiver sorte, entrará em modo de autoproteção e desligará sozinho.
No entanto, na minha experiência, é bem comum que os eletrônicos do estágio de saída queimem quando conectados a uma carga de alto-falante menor que deveriam. Os transistores de alta potência em um amplificador ou estéreo doméstico ou automotivo são classificados apenas para uma certa quantidade de calor e corrente elétrica.
Quando forçados a tentar lidar com uma quantidade fora dessa faixa, ficam super quentes e começam a se decompor permanentemente. Não demora muito antes que o dano seja permanente e eles não produzam mais som.
Cuidado! Nunca ligue alto-falantes de forma que dê uma carga total de alto-falante menor que a classificação do rádio ou amplificador. Além disso, não adivinhe sobre a impedância correta do alto-falante — verifique primeiro.
Já vi casos onde o "amigo esperto" de alguém tem uma maneira de "obter mais potência", mas fez um estéreo ou amplificador tentar emitir mais potência do que foi projetado. O resultado final foi um amplificador queimado.
Crossovers de alto-falantes funcionam para separar o som enviado a certos alto-falantes para som melhorado, redução de distorção e mais controle sobre como são usados. Por exemplo, bloqueiam graves que tweeters não produzem e agudos que um woofer não produz bem. No entanto, são projetados para uma impedância específica do alto-falante. Alterar a impedância afeta o som.
Crossovers de alto-falantes são incrivelmente úteis para obter som melhor com alto-falantes. Mesmo o capacitor mais barato e básico conectado em linha com um tweeter funcionando como filtro passa-alta faz grande diferença no som.
O resultado é som mais limpo e evitando possíveis danos quando sons graves são tocados.
O problema é que, por causa do comportamento dos componentes de crossover (capacitores e indutores), eles são projetados para cargas específicas de alto-falante e não podem ser usados com outras cargas em Ohms sem afetar a saída de som.
Quando você altera a impedância do alto-falante conectada a um crossover, pode deslocar significativamente a frequência de corte do crossover. Como regra geral:
Isso é ruim porque permite que os alto-falantes recebam uma faixa de som para a qual não são adequados. No caso de tweeters, graves e médios são ruins porque não podem produzi-los corretamente. Da mesma forma, muitos woofers não produzem bem sons de alta frequência.
O resultado final em qualquer caso é som ruim, muito pior do que deveria ser. Se você alterar a carga em Ohms do alto-falante, terá que substituir o crossover, pois precisará de valores diferentes de peças para funcionar da mesma forma.
Alto-falantes de 8, 4 e 2 ohms não são necessariamente "melhores" uns que os outros. A resposta correta é que depende da aplicação e do estéreo ou amplificador sendo usado. A melhor impedância é a que combina corretamente com a especificação de impedância de um amplificador ou estéreo.
Por tradição da indústria, 8 ohms são usados para alto-falantes domésticos e de alguns teatros. Alto-falantes de 4 ohms são geralmente usados para áudio automotivo e marítimo, com alguns modelos de 2 ohms também (geralmente subwoofers).
Por exemplo:
Na verdade, estéreos automotivos só conseguem emitir cerca de 15-18 watts RMS por canal, apesar das classificações de potência de pico exageradas que você pode ver em anúncios. Isso porque eles só têm cerca de 12 volts para trabalhar e têm que dividir isso pela metade para produzir ondas CA que acionam um alto-falante.
Amplificadores automotivos conseguem fornecer enormes quantidades de potência a alto-falantes de 4 e 2 ohms. Eles usam uma fonte de alimentação interna "inversora" que eleva a alimentação de +12V para tensões mais altas. Assim, conseguem fornecer muito mais potência a alto-falantes de 2 ou 4 ohms do que seria possível de outra forma.
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