Você consegue imaginar um telefone sem alto-falante embutido ou um show musical sem esses alto-falantes gigantes? Não, não pode porque não adianta comprar um celular que não produz som ou ir a um show onde o intérprete canta apenas na primeira fila. Os alto-falantes são tão importantes para dispositivos eletrônicos e digitais quanto esses dispositivos são para nossa vida diária. E você sabe o que está no coração do alto-falante do seu smartphone? Um ímã minúsculo. Sem um ímã no centro, um alto-falante não será capaz de converter sinais elétricos em sinais mecânicos, ou seja, som.
Uma rápida recapitulação da história dos palestrantes; Johann Philip Reis criou o primeiro transmissor de som em 1861 usando uma bobina e um diafragma que poderia converter ondas sonoras em sinais elétricos. Mais tarde, em 1876, usando bobinas magnéticas para transmitir som, Alexander Graham Bell inventou o primeiro telefone com usos práticos. No século 20, os ímãs permanentes substituíram os eletroímãs, revolucionando a eficiência e a compactação dos alto-falantes. Na década de 1980, o neodímio (NdFeB) conquistou o mundo dos alto-falantes com sua força magnética e compacidade incomparáveis.
Avançando para 2024, percorremos um longo caminho desde bobinas e diafragmas. A maioria dos sons que você ouve todos os dias vem dos alto-falantes, mas você já parou e se perguntou a importância dos ímãs para os alto-falantes? Bem, vamos descobrir.
O que é um ímã?
Simplificando, um ímã é um material que gera um campo invisível, ou seja, um campo magnético. O campo magnético é uma força forte que pode atrair outros materiais, como ferro ou cobalto, ou repeli-los. Com base na sua capacidade de produzir um campo magnético, aqui estão as duas categorias principais de ímãs.
Ímãs permanentes – um ímã permanente é um ímã que possui um campo magnético permanente. Não requer nenhuma força externa para produzir um campo magnético constante. Exemplos de ímãs permanentes incluem neodímio, óxido de ferro e ferrita de bário.
Ímãs temporários – ímãs temporários são ímãs que podem produzir um campo magnético temporário somente quando estão sob a influência de outro campo magnético. Portanto, eles requerem um campo magnético estranho para mostrar propriedades magnéticas.
Um campo magnético estável, constante e forte é essencial para o funcionamento de um alto-falante. É por isso que os ímãs permanentes são de suma importância para os alto-falantes.
Ciência do Som
Outro aspecto que você precisa entender para compreender melhor o funcionamento de um alto-falante é o Som. É uma forma de energia criada pela vibração de partículas em um meio, ou seja, ar ou água.
Um objeto vibrante cria ondas de pressão que passam pelo meio e resultam em ondas sonoras. As ondas sonoras, depois de chegarem aos nossos ouvidos, fazem com que os nossos tímpanos vibrem, o que o nosso cérebro interpreta como som, permitindo-nos ouvir música ou vozes de outras pessoas.
Seguindo este fenômeno natural, os alto-falantes convertem os sinais elétricos recebidos em energia mecânica, criando ondas sonoras. Um ímã desempenha um papel importante no movimento do diafragma em um alto-falante e na reprodução precisa do som. Um diafragma cria ondas sonoras quando vibra.
Como funcionam os alto-falantes?
Uma bobina de voz, um ímã permanente e um diafragma são os três componentes principais do alto-falante que desempenham um papel fundamental na produção de som. Veja como os alto-falantes funcionam utilizando esses componentes.
Bobina de voz-a operação de um alto-falante começa com a indução de uma corrente elétrica através da bobina de voz, que é uma bobina de fio. Em resposta à corrente elétrica que flui através dela, a bobina de voz começa a criar um campo magnético. A posição da bobina de voz no alto-falante também é crucial para uma reprodução precisa do som. Ele é colocado no campo magnético de um ímã permanente e a interação desses dois campos magnéticos variáveis leva ainda mais longe o processo de produção de som.
Ímã permanentecomo já sabemos, um campo magnético constante é uma característica de um ímã permanente. Um ímã permanente é selecionado com base na força do seu campo magnético, que também é um fator importante para o funcionamento do alto-falante. Quando os campos magnéticos criados pelo ímã permanente e pela bobina móvel coincidem, eles fazem com que a bobina móvel se mova rapidamente, resultando no movimento do diafragma.
Diafragma-o diafragma é conectado diretamente à bobina de voz e à medida que a bobina de voz se move em resposta à interação entre os dois campos magnéticos, o diafragma, que é uma membrana fina e flexível, também se move para frente e para trás. Este movimento do diafragma inicia um fluxo de ar em cascata criando ondas sonoras.
E é assim que um alto-falante cria sons em resposta a um sinal elétrico. Novamente, a posição da bobina de voz e a força do campo magnético do ímã permanente são vitais para a produção de ondas sonoras que refletem os sinais elétricos fornecidos ao alto-falante na primeira etapa. Um alto-falante com um layout bem projetado e componentes da melhor qualidade pode facilmente converter energia elétrica em energia sonora com distorção mínima.
Por que os ímãs são essenciais nos alto-falantes?
Aqui estão as razões pelas quais os ímãs são essenciais nos alto-falantes, algumas das quais você já conhece no contexto anterior.
Criação de um campo magnético
A razão mais importante e óbvia é a capacidade do ímã de criar e fornecer constantemente um campo magnético para a produção de som. O campo magnético criado por um ímã permanente é essencial para o movimento da bobina, que é uma etapa crucial na operação do alto-falante.
Habilitando o movimento do diafragma
O movimento do diafragma é responsável pela criação de ondas sonoras e ele só pode se mover se o ímã fornecer um campo magnético para a bobina se mover, pois o diafragma está conectado diretamente à bobina.
Conversão de energia elétrica em energia sonora
Através de uma cascata de etapas operacionais no alto-falante, o ímã ajuda a criar um movimento que, por sua vez, converte sinais elétricos em energia mecânica, resultando na criação de ondas sonoras.
Controlando a reprodução de som
O movimento preciso do diafragma em sincronia com o sinal elétrico é importante para a produção de áudio preciso, claro e sem distorções. A força e a consistência do campo magnético proporcionam controle sobre a reprodução precisa do som.
Influenciando a qualidade do som
O tamanho e a força do ímã também afetam a qualidade do som produzido pelos alto-falantes. À medida que o tamanho e a força de um íman aumentam, aumenta também a sua capacidade de produzir sons potentes, especialmente em frequências mais baixas.
Determinando o volume do som
A força do ímã também é responsável pela produção de sons mais altos. Ímãs permanentes fortes movem o diafragma mais rapidamente, o que aumenta o volume do som produzido.
Impactando o tamanho do alto-falante
O tamanho do ímã também é importante para o tamanho do alto-falante. Ímãs maiores e mais fortes são usados em alto-falantes grandes para criar um som mais potente. Para alto-falantes menores e compactos, como fones de ouvido ou alto-falantes portáteis, são usados ímãs menores e mais fortes, como o neodímio.
Equilibrando a resposta de frequência
A resposta de frequência de um alto-falante também depende do tamanho e da força do ímã. Ímãs maiores geralmente são muito eficazes para produzir sons de baixa frequência, enquanto ímãs menores podem lidar com altas frequências com mais eficiência.
Garantindo desempenho duradouro
Ímãs de neodímio e ferrite são exemplos de ímãs permanentes fortes. Eles garantem a produção de campos magnéticos fortes e consistentes por longos períodos de tempo. Isso aumenta a durabilidade do alto-falante e garante um desempenho duradouro sem necessidade de manutenção e/ou substituições regulares.
Portanto, um ímã poderoso é crucial para que um alto-falante tenha o melhor desempenho, tenha uma vida útil duradoura e produza um som potente e da melhor qualidade em diferentes faixas de frequência.
Tipos de ímãs usados em alto-falantes
Diferentes tipos de alto-falantes utilizam diferentes tipos de ímãs com base em seus tamanhos, resistência, preço e outros fatores. Os tipos mais comuns de ímãs são ímãs de ferrite, ímãs de neodímio e, menos comumente, ímãs de alnico. Aqui está uma explicação detalhada de cada tipo de ímã usado em alto-falantes.
Ímãs de ferrite
Os ímãs de ferrite são fabricados com um composto cerâmico de óxido de ferro que é misturado com outros materiais, como bário ou carbonato de estrôncio. Eles são os alto-falantes mais usados porque oferecem boa resistência magnética e são acessíveis.
Vantagens
Aqui estão as vantagens dos ímãs de ferrite.
Acessibilidade –ímãs de ferrite estão prontamente disponíveis porque não são tão caros quanto outros ímãs para produção em massa. Isso os torna uma escolha decente para alto-falantes econômicos, de boa qualidade e tamanhos maiores.
Vida longa -esses ímãs oferecem desempenho duradouro devido à sua capacidade de resistir à corrosão, ferrugem, umidade e altas temperaturas. Eles podem suportar altas temperaturas sem perder suas capacidades magnéticas por mais tempo.
Fácil acessibilidade –óxido de ferro e outros materiais usados para fabricar ímãs de ferrite estão disponíveis em abundância e, por isso, esses ímãs são econômicos e facilmente acessíveis.
Desvantagens
Aqui são as desvantagens dos ímãs de ferrite.
Menor força magnética-ímãs de ferrite exibem menor força magnética do que ímãs de neodímio. Isso os torna menos adequados para alto-falantes menores.
Volumoso-para produzir um som potente, os ímãs de ferrite precisam ser mais pesados para produzir a força magnética necessária.
Não é adequado para alto-falantes menores-devido à menor força magnética, os ímãs de ferrite não são adequados para alto-falantes menores e compactos.
Ímãs de neodímio
Feito de uma liga deNeodímio, ferro e boro, os ímãs de neodímio exibem a força magnética mais poderosa, mesmo em tamanhos pequenos. Esses ímãs são a escolha ideal para alto-falantes menores, compactos e de alto desempenho, como fones de ouvido e alto-falantes Bluetooth compactos.
Vantagens
Aqui estão as vantagens dos ímãs de neodímio.
Alto magnetismo –os ímãs de neodímio são os ímãs com maior carga magnética, pois podem criar campos magnéticos muito mais fortes do que a ferrite e outros ímãs. Devido ao seu alto magnetismo, os ímãs de neodímio são capazes de fornecer som de alta qualidade mesmo em alto-falantes menores.
Leve –um minúsculo ímã de neodímio pode fornecer uma força de campo magnético muito mais forte do que a ferrite e outros ímãs. É por isso que eles vêm em tamanhos menores e são fáceis de consertar em produtos como ímãs circulares personalizados e bolas magnéticas de pulseira.
Reprodução de som-os ímãs de neodímio fornecem melhor controle sobre o movimento da bobina de voz e do diafragma, tornando-os a melhor escolha para uma reprodução de som precisa e limpa. Eles são ideais para equipamentos de áudio de alto desempenho.
Desvantagens
Aqui estão as desvantagens dos ímãs de neodímio.
Caro –o neodímio é um elemento de terras raras, o que significa que o custo associado à produção destes ímanes é elevado. O alto custo desses ímãs é provavelmente responsável pelo alto custo dos alto-falantes.
Propenso à corrosão –ao contrário dos ímãs de ferrite, os ímãs de neodímio são mais suscetíveis à corrosão, ferrugem e umidade. Se não forem devidamente revestidos com material protetor, os ímãs de neodímio podem perder suas propriedades magnéticas, especialmente em ambientes úmidos e corrosivos.
Sensível ao calor –temperaturas mais altas também podem fazer com que os ímãs de neodímio percam sua força magnética. Isso significa que esses ímãs não podem ser usados em equipamentos de áudio destinados a uso em condições extremas de calor.
Ímãs de Alnico
Feito de uma liga de alumínio, níquel, cobalto e outros elementos como ferro e cobre. Uma vez que o padrão da indústria,Ímãs de Alnicoagora são menos comuns devido à popularidade dos ímãs de ferrite e neodímio.
Vantagens
Aqui estão as vantagens dos ímãs de Alnico.
Os ímãs de Alnico criam um campo magnético mais estável que contribui para uma produção de som mais suave.
Os ímãs de Alnico são altamente resistentes ao calor, o que significa que podem funcionar com eficiência em condições de alto calor.
Os ímãs de Alnico são conhecidos por sua reprodução natural de som. Esta propriedade os torna desejáveis para certas pessoas.
Desvantagens
Aqui estão as desvantagens dos ímãs de Alnico.
Devido ao custo de elementos como o Cobalto, a produção desses ímãs é cara, o que torna o produto final mais caro.
Os ímãs de Alnico exibem menor força magnética do que os ímãs de ferrite, o que significa que tamanhos muito maiores desses ímãs são necessários para criar a força magnética necessária.
Os alto-falantes Alnico são menos comuns devido à popularidade e ao custo-benefício de outros alto-falantes feitos com ímãs de ferrite ou neodímio.
Conclusão
Resumindo, os ímãs são necessários para os alto-falantes porque fornecem o campo magnético vital para a conversão de energia elétrica em energia sonora. Os ímãs criam um campo magnético que interage com o campo magnético da bobina de voz. Em resposta a isso, a bobina de voz se move, o que faz o diafragma se mover. O movimento do diafragma resulta na criação de ondas sonoras. Os ímãs de neodímio são o tipo de ímã mais popular devido ao seu alto magnetismo e resistência. Eles vêm em diferentes tamanhos e formatos, como ímãs de arco ou ímãs de alfinete. Os ímãs de ferrite também oferecem um magnetismo decente e são mais baratos. Portanto, escolha seus ímãs com sabedoria na próxima vez que for caçar ímãs.