Ohms e impedância do alto-falante definitivamente podem ser um tópico confuso e meio misterioso. Adoraria ajudar a esclarecer tudo para você!
Como a impedância do alto-falante se compara à resposta de frequência? O que é impedância do alto-falante exatamente? E que outras coisas você precisa saber?
Explicarei tudo em bastante detalhe com diagramas e imagens úteis ao longo do caminho. Quando terminar de ler, terá compreensão quase de especialista!
Impedância do alto-falante, medida em Ohms, é a resistência total da bobina de voz ao fluxo de corrente elétrica enquanto opera com sinal musical.
Impedância do alto-falante é a soma total de duas coisas:
Um amplificador ou estéreo requer alguma quantidade de impedância de carga do alto-falante para restringir quanta corrente elétrica tenta fornecer, assim como com um resistor usado em eletrônica com fonte de alimentação aplicada.
Na foto acima, estou medindo a impedância de um alto-falante de 4Ω e meu medidor digital mostra seu valor de resistência. Neste caso, está próximo, mas não exatamente 4Ω.
Como são feitos de um comprimento longo de fio, a bobina de voz de um alto-falante tem algum valor de resistência devido ao próprio fio. Isso geralmente é apenas alguns ohms. Ao medir a impedância de um alto-falante com medidor de teste, você estará medindo a resistência de corrente contínua (DC), não a indutância que não estará presente sem sinal de corrente alternada (AC) aplicado.
Quando sinal alternado é aplicado à bobina de voz de um rádio ou amplificador, o enrolamento de fio que forma uma bobina tem uma propriedade elétrica chamada indutância. Isso é diferente de um fio reto que vai do ponto "a" ao ponto "b".
Esta indutância opõe-se ao fluxo de eletricidade similar à resistência e muda com a frequência de áudio. Esta propriedade que é como resistência e presente em indutores é chamada reatância indutiva.
Quando falamos sobre impedância de um alto-falante, a maioria das vezes nos referimos à categoria (faixa geral de Ohms) do alto-falante como usado para combinar amplificadores de estéreo doméstico ou automotivo.
Note que Ohms às vezes são representados pelo símbolo grego Ômega, ou "Ω."
Diagrama de exemplo da curva de impedância medida para alto-falante de médios de 8Ω. Observe como a impedância sobe conforme a frequência aumenta. Isso devido à indutância da bobina de voz. Reatância indutiva (impedância) é diretamente relacionada à frequência.
Há relação direta entre frequência e impedância:
Em outras palavras, a impedância é diretamente proporcional à frequência, significando que sobe ou desce conforme a frequência aumenta ou diminui. Impedância não é a simples adição da resistência do fio da bobina e a indutância, mas sim a soma geométrica das duas, como você verá abaixo.
Note que a impedância de um alto-falante sempre será igual ou maior que a resistência da bobina de voz. Não é possível ter impedância de alto-falante de zero ohms (pelo menos não sem curto-circuito) ou impedância negativa – isso não faria sentido.
Como você pode ver acima, a reatância indutiva (comumente escrita como "Xl" para indutância) é diretamente relacionada à frequência ("f" na fórmula acima). Também, você pode ver como a impedância do alto-falante, em Ohms, é a raiz quadrada da soma dos quadrados de ambas a resistência e a reatância indutiva do alto-falante.
Isso ocorre porque impedância é uma propriedade da física que se comporta diferente de resistência de corrente contínua – elas nunca somam diretamente. Pense nisso como trigonometria e como você encontra a hipotenusa de um triângulo.
De modo geral, há pouca, se alguma, relação entre impedância e resposta de frequência. No entanto, depende do alto-falante particular. Alguns podem ser influenciados mais que outros, mas de modo geral, exceto na frequência de ressonância de um alto-falante, a resposta de frequência não tem influência real sobre ela.
A resposta de frequência de um alto-falante é o resultado final de seu design, quão bem o conjunto ímã/cone/suspensão funciona, e uma variedade de outros parâmetros como esses.
Note que na frequência de ressonância a impedância é tipicamente muito alta devido à ressonância, pois é quando o conjunto do alto-falante não consegue permanecer estável para aquela faixa de frequência muito pequena. No entanto, é situação bastante marginal e, de modo geral, projetistas de alto-falantes evitam fazer alto-falantes tocarem perto de sua frequência de ressonância de qualquer forma.
Normalmente não há frequência usada para determinar impedância do alto-falante. Em vez disso, a impedância listada pelo fabricante, em Ohms, é aproximadamente a média em sua faixa de operação normal.
Outros parâmetros como eficiência (saída medida do alto-falante em decibéis [dB] para 1 watt tipicamente) e resposta fora do eixo são geralmente medidas a 1 kiloHertz (kHz). Isso não é o caso da impedância, pois não faria sentido.
Para alguns alto-falantes particulares com dados adicionais, pode haver valor de impedância especificado para frequência especificada. No entanto, se isso for incluído, geralmente é fornecido como gráfico. Nesse caso, a impedância é mostrada como gráfico em ampla faixa de frequências de áudio.
Gráfico comparando potência produzida por alto-falantes de 8 e 4 ohms quando conectados ao mesmo amplificador. Um alto-falante com impedância de 8 ohms consome menos potência na mesma saída (volume) que um alto-falante com impedância de 4 ohms.
Apenas certos fatores relacionados à impedância, como potência do alto-falante (volume) e como funcionam com crossovers, têm efeito na música. Na grande maioria dos casos, maiores ohms não significam melhor qualidade de som.
O melhor som vem de usar a impedância certa do alto-falante para a aplicação certa:
O gráfico acima mostra exemplo da potência produzida por alto-falante de 8 ohms quando usado no mesmo amplificador que alto-falante de 4 ohms.
Por exemplo, usar alto-falante de 16Ω no lugar de um de 8Ω para estéreo classificado para 8Ω tem desvantagens em perda de potência e volume. Não há nada a ganhar fazendo isso. (Da mesma forma o mesmo princípio para alto-falantes de 8Ω e 4Ω também). Para dois alto-falantes idênticos, a qualidade do som em si será a mesma – mas o de impedância maior terá volume menor, pois terá menos potência através dele devido a menor corrente elétrica.
Nota: dobrar potência através de um alto-falante não significa que o volume dobra. Por causa de como nossos ouvidos funcionam, dobrar potência apenas aumenta o volume que nossos ouvidos percebem em cerca de 3 decibéis (3dB) – uma quantidade muito pequena.
Crossovers são projetados para funcionar apenas com impedância particular do alto-falante. Quando a carga de Ohms errada é usada, ocorre "deslocamento de crossover", significando que a frequência de crossover muda e o som sofre.
Crossovers passivos (não alimentados) de alto-falante são basicamente um tipo de filtro projetado em torno de certa impedância de carga do alto-falante (Ohms) sendo usada. Eles funcionam usando capacitores e indutores que podem ser usados para eliminar certas seções indesejadas de frequência de som de serem enviadas a um alto-falante. Quando combinados, podem criar sistema de alto-falante com som ótimo, com clareza muito melhor e distorção menor graças à frequência de crossover usada.
Mudar a impedância do alto-falante conectado a um crossover altera a frequência de crossover. Isso é chamado deslocamento de crossover e resulta em som ruim porque a frequência muda bastante.
Alguns dos efeitos colaterais de áudio do deslocamento de crossover são:
Crossovers de alto-falante devem ser usados apenas com a impedância do alto-falante para a qual foram projetados. Caso contrário, você terá som ruim e desempenho ruim.
Por exemplo, você não pode usar alto-falantes de 8Ω com crossover projetado para 4Ω ou vice-versa.
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