Громкоговоритель применение силы ампера: Применение силы Ампера. Громкоговоритель.

Содержание

Применение силы Ампера Громкоговоритель Громкоговоритель служит

Применение силы Ампера Громкоговоритель

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн в воздушной среде под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой. В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в катушке, способной свободно перемещаться в определённой инженером области пространства.

Если в магнитное поле, образованное полюсами магнита, помещен проводник, по которому проходит постоянный электрический ток, то на проводник будет действовать механическая сила, называемая электродинамической. Эта сила стремится вытолкнуть проводник из зоны действия магнитного поля в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля и направлению тока (правило «левой руки»).

Устройство электродинамического громкоговорителя Постоянный магнит 1 создает сильное магнитное поле в кольцевом зазоре между керном 2 и передним фланцем 3.

В этом зазоре помещается звуковая катушка 4, жестко соединенная с диффузором конической формы 5. Звуковая катушка расположена посередине кольцевого зазора благодаря наличию центрирующей шайбы 6, приклеенной к диффузору вблизи места соединения его со звуковой катушкой. Края диффузора и центрирующей шайбы в виде плоского воротника крепятся к диффузородержателю 7, имеющему прорези (окна). Звуковая катушка вместе с диффузором и центрирующей шайбой образуют подвижную систему громкоговорителя. Перемещения (колебания) диффузора возбуждают в окружающем воздушном пространстве звуковые волны, воспринимаемые человеческим ухом как звуки.

Классификация электродинамических громкоговорителей Электродинамические громкоговорители разделяются по электроакустическим, конструктивным и эксплуатационным признакам. К первым относятся: полоса воспроизводимых частот (ширококополосные или узкополосные громкоговорители), номинальная электрическая мощность, активное сопротивление звуковой катушки (низкоомные или высокоомные громкоговорители).

К конструктивным признакам относятся: устройство подвижной системы (один диффузор или два, одна звуковая катушка или две, одиночный или спаренный громкоговоритель), устройство магнитной системы, форма диффузора — круглая или овальная. К эксплуатационным признакам относятся температурные и климатические условия работы громкоговорителя и его влагостойкость.

Согласно ГОСТ 9010 -67 сокращенные обозначения громкоговорителей имеют следующее значение: первая цифра указывает номинальную мощность громкоговорителя в ваттах, буквы указывают тип громкоговорителя (ГД — громкоговоритель электродинамический, КЗ — колонка звуковая), вторая — номер разработки громкоговорителя. Третья цифра указывает значение частоты механического резонанса, если этот тип громкоговорителя выпускается с различными резонансными частотами. Громкоговорители, предназначенные для работы в тропических условиях, имеют в конце обозначения букву Т.

Применение действия силы Ампера в технике | Физика.

Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Магнитостатика

Силы Ампера используются для преобра­зования энергии электрического тока в ме­ханическую энергию проводника. Такое пре­образование применяется во многих элект­ротехнических устройствах. Рассмотрим не­которые из них.

1. Электроизмерительные приборы магни­тоэлектрической системы.

Рис. 6.19. Строение измерительного при­бора магнитоэлектрической системы

Электроизмерительный прибор магнито­электрической системы состоит из посто­янного магнита и проволочной рамки, кото­рая находится между полюсами (рис. 6.19). Полюса магнита имеют специальные насад­ки, которые дают возможность получить такое магнитное поле, при котором по­ворачивание рамки в нем не приводит к изменению угла между магнитной индук­цией и проводниками рамки. Этот угол ос­тается всегда равным 90°. С рамкой соеди­нены две спиральные пружины, которые подводят электрический ток к рамке. При прохождении электрического тока по рамке появляется сила Ампера, пропорциональная силе тока в рамке. Поворачивание рамки приводит к деформации пружин и возник­новению силы упругости. Рамка прекратит поворачиваться тогда, когда момент

силы Ампера станет равным моменту силы упру­гости.

Стрелка, связанная с рамкой, показывает угол ее поворота, при котором моменты урав­новешиваются. Этот угол пропорциональ­ный силе тока в рамке.

2. Электрический двигатель постоянного тока. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Рис. 6.20. Строение двигателя постоян­ного тока

Электрический двигатель предназначен для непрерывного превращения энергии элект­рического тока в механическую. Принцип его действия такой же, как и электроизме­рительного прибора, описанного выше. Но в его конструкции отсутствует пружина. Ток к рамке подводится через специальные скользящие контакты — щетки (рис. 6.20). При замыкании цепи рамка начинает взаи­модействовать с магнитным полем постоян­ного магнита или электромагнита и повора­чивается так, что ее плоскость становится перпендикулярной магнитной индукции. Не­прерывность вращения рамки обеспечива­ется применением специального устройст­ва — коллектора, которое периодически из­меняет направление тока в рамке.

В современных электродвигателях постоян­ного тока подвижная часть (ротор) состоит из многих рамок, размещенных в пазах ци­линдра из специальной электротехнической стали. Роль коллектора в них часто вы­полняет специальное электронное устройст­во.

На этой странице материал по темам:
  • Электродвигатели, генератор. применение силы ампера доклад

  • Применение силы и ампера конспект

  • Сила ампера и ее применение в технике презентация

  • Сила ампера в техніці

  • Практическое применение силы ампера

Сила Ампера и закон Ампера

Закон Ампера
  • Что такое сила Ампера

  • Правило левой руки

  • Применение силы Ампера

  • Сила Ампера, видео
  • Трудно представить нашу современную жизнь без электричества, ведь исчезни оно, это бы мгновенно привело к глобальным катастрофическим последствиям.

    Так что в любом случае с электричеством мы отныне не разлучные. А вот для того, чтобы иметь с ним дело нужно знать определенные физические законы, одним из которых, безусловно, является закон Ампера. А пресловутая магнитная сила Ампера – главная составляющая этого закона.

    Закон Ампера

    Итак, давайте сформулируем закон Ампера: в параллельных проводниках, где электрические токи текут в одном направление, появляется сила притяжения. А в проводниках, где токи текут в противоположных направлениях, наоборот возникает сила отталкивания. Если же говорить простым житейским языком, то закон Ампера можно сформулировать предельно просто «противоположности притягиваются», и ведь в реальной жизни (а не только физике) мы наблюдаемо подобное явление, не так ли?

    Но вернемся к физике, в ней также под законом Ампера понимают закон, определяющий силу действия магнитного поля на ту часть проводника, по которой протекает ток.

    Что такое сила Ампера

    Собственно сила ампера и является той силой действия магнитного поля на проводник, по которому идет ток. Сила Ампера вычисляется по формуле как результат умножения плотности тока, идущего по проводнику на индукцию магнитного поля, в котором находится проводник. Как результат формула силы Ампера будет выглядеть так

    са=ст*дчп*ми

    Где, са – сила Ампера, ст – сила тока, дчп – длина части проводника, ми – магнитная индукция.

    Правило левой руки

    Правило левой руки предназначено для того, чтобы помочь запомнить, куда направлена сила Ампера. Оно звучит следующим образом: если рука занимает такое положение, что линии самой магнитной индукции внешнего поля заходят в ладонь, а пальцы с мизинца по указательный указывают направление в сторону движения тока в проводнике, то отторгнутый под углом в 90 градусов большой палец ладони и будет указывать, куда направлена сила Ампера, действующая на элемент проводника.

    Примерно так выглядит правило левой руки на этой схеме.

    Применение силы Ампера

    Применение силы Ампера в современном мире очень широкое, можно даже без преувеличение сказать, что мы буквально окружены силой Ампера. Например, когда вы едете в трамвае, троллейбусе, электромобиле, его в движение приводит именно она, сила Ампера. Аналогичны лифты, электрические ворота, двери, любые электроприборы, все это работает именно благодаря силе Ампера.

    Сила Ампера, видео

    И в завершение небольшой видео урок о силе Ампера.


    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.


    Сила Ампера — online presentation

    Сила Ампера
    НАБЛЮДЕНИЕ СИЛЫ АМПЕРА
    Рамка с током движется в магнитном поле.
    Направление силы зависит от расположения полюсов
    магнита и направления тока в проводнике
    СИЛА АМПЕРА сила, действующая
    на проводник с током,
    помещенный в магнитное
    поле
    ЗАВИСИТ
    а) от силы тока в проводнике
    б) от числа магнитов ( вектор В )
    в) от длины проводника
    г) от угла между направлением силы
    тока и вектором магнитной индукции
    Закон Ампера
    Сила, с которой магнитное поле действует на
    помещенный в него отрезок проводника с
    током, равна произведению силы тока,
    модуля вектора магнитной индукции,
    длины отрезка проводника и синуса угла
    между направлениями тока и магнитной
    индукции.
    Закон Ампера
    Андре-Мари Ампер
    (1775 – 1836)
    Ампер — один из
    основоположников
    электродинамики, ввел в
    физику понятие
    «электрический ток»
    и построил первую теорию
    магнетизма, основанную на
    гипотезе молекулярных токов
    и установил количественные
    соотношения для силы этого
    взаимодействия. Максвелл
    назвал Ампера «Ньютоном
    электричества». Ампер работал
    также в области механики,
    теории вероятностей и
    математического анализа.
    Магнитное взаимодействие
    параллельных токов
    Магнитное взаимодействие параллельных
    проводников с током используется в
    Международной системе единиц (СИ) для
    определения единицы силы тока – ампера:
    1 Ампер – сила неизменяющегося тока, который при
    прохождении по двум параллельным проводникам
    бесконечной длины и ничтожно малого кругового
    сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от
    другого в вакууме, вызвал бы между этими
    проводниками силу магнитного взаимодействия,
    равную 2·10 –7 H на каждый метр длины.
    ПРИМЕНЕНИЕ СИЛЫ АМПЕРА
    • 1.Электроизмерительные приборы
    • 2. Электродвигатели
    • 3. Громкоговорители (динамики)
    Применение силы Ампера
    В магнитном поле возникает пара сил,
    момент которых приводит катушку во
    вращение
    11
    Применение силы Ампера
    Ориентирующее действие МП на
    контур с током используют в
    электроизмерительных приборах
    магнитоэлектрической системы –
    амперметрах и вольтметрах.
    Сила, действующая на катушку,
    прямо пропорциональна силе тока
    в ней. При большой силе тока
    катушка поворачивается на
    больший угол, а вместе с ней и
    стрелка. Остается проградуировать
    прибор – т.е. установить каким
    углам поворота соответствуют
    известные значения силы тока.
    12
    Применение силы Ампера
    В электродинамическом громкоговорителе
    (динамике) используется действие
    магнитного поля постоянного магнита
    на переменный ток в подвижной катушке.
    Звуковая катушка 2 располагается в зазоре
    кольцевого магнита 1. С катушкой жестко
    связан бумажный конус — диафрагма 3.
    Диафрагма укреплена на упругих подвесах,
    позволяющих ей совершать вынужденные колебания вместе с
    подвижной катушкой. К катушке по проводам 4 подводится
    переменный электрический ток с частотой, равной звуковой
    частоте от микрофона или с выхода радиоприемника,
    проигрывателя, магнитофона. Под действием силы Ампера
    катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с
    колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и
    поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.
    13
    Используемая литература
    • 1. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений:
    базовый и профильный уровни /Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев,
    В.М.Чаругин;. М.: Просвещение, 2009. — 399с
    • 2.Открытый колледж
    http://www.college.ru/physics/courses/op25part2/content/cha
    pter1/section/paragraph30/theory/html
    • 3. Рисунок, иллюстрирующий действие силы Ампера
    http://cf.pptonline.org/files/slide/s/s0vdzy9IiPJxtLljg3ARVhUwY
    eQk24FKo8OZCc/slide-10.jpg
    • 4. Применение силы Ампера http://worldofschool.ru
    • 5. http://www.fizika.ru/fakult/index.htm

    Конспект Урока «Сила Ампера»

    Сила Ампера

    Дидактическая цель: изучить характер влияния магнитного поля на проводник с током и

    количественную оценку этого воздействия, узнать применение силы Ампера

    Воспитательная цель: развить знания учащихся о единой природе электричества и магнетизма,

    расширить представление о материи, о неразрывности связи вещества и

    поля

    Основные знания и умения: знать определение закона Ампера, уметь применять правило левой

    руки для определения направления магнитной силы, решать задачи на закон

    Ампера

    Учебные демонстрации: катушка, магнит, реостат, источник тока

    Ход урока

    1. Оргмомент (результаты лабораторной работы №1)

    2. Повторение (ответы на вопросы с целью подготовки к самостоятельной работе) СЛАЙДЫ 2–4

    1. Магнитное поле образуется вокруг …(проводника с током)

    2. Северный полюс магнита обозначается буквой… (N)

    3. Магнитные линии вокруг проводника с током имеют форму…(окружностей)

    4. Характеристикой магнитного поля является …(вектор магнитной индукции)

    5. Если два магнита отталкиваются, то их полюса…(одноименные)

    6. Магнитные линии направлены от …. полюса к ….. (северного к южному)

    7. Направление вектора магнитной индукции можно определить с помощью…(правила

    буравчика или магнитной стрелки)

    8. Направление магнитных линий вокруг проводника с током зависит от…(направления тока)

    9. Вектор магнитной индукции измеряется в…..(тесла)

    10. Если ток в параллельных проводниках направлен одинаково, то они…. (притягиваются)

    11. Так как магнитные линии замкнуты, то такое поле называется…(вихревым)

    12. Часть магнита, обладающая наибольшей силой, называется….(полюсом)

    13. Правило буравчика используют для определения …(направления вектора магнитной

    индукции)

    14. Если два магнита имеют одинаковые полюса, то они….(отталкиваются)

    15. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет (синий)

    16. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…(Эрстеда)

    17.Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются…(электрическое и магнитное

    поля)

    18. Точка в кружочке обозначает направление … (к наблюдателю)

    3. Самостоятельная работа (2 варианта, дополнить фразу 5 мин) СЛАЙДЫ 5–12

    1. Магнитное поле образуется вокруг …

    2. Северный полюс магнита обозначается

    буквой…

    3. Магнитные линии вокруг проводник с током

    имеют форму…

    4. Характеристикой магнитного поля является …

    5. Если ток в параллельных проводниках

    направлен одинаково, то они….

    6. Так как магнитные линии замкнуты, то такое

    поле называется…

    7. Правило буравчика используют для определения…

    8. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет

    9. Катушка с током по-другому называется…

    10. Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются… (поле)

    1. Магнитные линии направлены от …. полюса к..

    2. Направление вектора магнитной индукции

    можно определить с помощью…

    3. Направление магнитных линий вокруг

    проводника с током зависит от…

    4. Вектор магнитной индукции измеряется в…..

    5. Если два магнита отталкиваются, то их

    полюса…

    6. Сильнее всего магнит притягивает на…

    7. Если два магнита имеют одинаковые полюса,

    то они..

    8. Если вектор магнитной индукции одинаков во всех точках, то такое поле называется… 9. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…

    10. Точка в кружочке обозначает направление …

    Ответы:

    1. проводника с током

    2. буква N

    3. окружностей

    4. магнитная индукция

    5. притягиваются

    6. вихревым

    7. направления вектора магнитной индукции

    8. синий

    9. соленоид

    10. электрическое и магнитное поле

    1.северного к южному

    2. правила буравчика

    3. направления тока

    4. Тесла

    5. одноименные

    6. полюсах

    7. отталкиваются

    8. однородным

    9. Эрстеда

    10. к наблюдателю

    4. Опыт по наблюдению силы Ампера СЛАЙД 13

    Расположить на столе дугообразный магнит и поднести к его полюсу соленоид. При включении тока катушка будет отклоняться. Повторить опыт, изменив полюс магнита и полярность на полюсах источника тока. Сделать вывод о направлении силы. Подключить в цепь реостат и показать влияние силы тока. Расположить катушку параллельно магнитным линиям и убедиться в отсутствии силы.

    5. Определение силы Ампера и её зависимость от параметров опыта (записать) СЛАЙД 14

    СИЛА АМПЕРА сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле

    З А В И С И Т

    а) от силы тока в проводнике

    б) от числа магнитов ( вектор В )

    в) от длины проводника

    г) от угла между направлением силы тока и вектором магнитной индукции

    6. Закон Ампера (прочитать) СЛАЙД 15

    Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции.

    7. Формула закона Ампера (записать) СЛАЙД 16

    FA = IBℓsinα

    8. Биография Ампера (прочитать) СЛАЙД 17

    9. Правило левой руки (прочитать) СЛАЙД 18

    10. Взаимодействие параллельных проводников (выполнить рисунок) СЛАЙД 19

    Рассмотрим параллельные токи. Левый проводник создает магнитное поле, которое действует на правый проводник. Определим направление вектора магнитной индукции в точке, где находится правый проводник, используя правило буравчика: вектор В1 направлен по касательной к магнитной линии перпендикулярно проводнику (от нас). По правилу левой руки находим направление силы Ампера F12 , которая направлена в сторону левого проводника. Аналогично можно показать, что сила

    F21 направлена вправо. Таким образом, проводники притягиваются.

    11. Определение единицы силы тока в СИ СЛАЙД 20

    1 ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10 –7 H на каждый метр длины.

    12. Применение силы Ампера СЛАЙД 21

    Электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы состоит из постоянного магнита и проволочной рамки, которая находится между полюсами. Полюса магнита имеют специальные насадки, которые дают возможность получить такое магнитное поле, при котором поворачивание рамки в нем не приводит к изменению угла между магнитной индукцией и проводниками рамки. Этот угол остается всегда равным 90°. С рамкой соединены две спиральные пружины, которые подводят электрический ток к рамке. При прохождении электрического тока по рамке появляется сила Ампера, пропорциональная силе тока в рамке. Поворачивание рамки приводит к деформации пружин и возникновению силы упругости. Рамка прекратит поворачиваться тогда, когда момент силы Ампера станет равным моменту силы упругости.

    Электрический двигатель предназначен для непрерывного превращения энергии электрического тока в механическую. Принцип его действия такой же, как и электроизмерительного прибора, описанного выше. Но в его конструкции отсутствует пружина. Ток к рамке подводится через специальные скользящие контакты — щетки. При замыкании цепи рамка начинает взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита или электромагнита и поворачивается так, что ее плоскость становится перпендикулярной магнитной индукции. Непрерывность вращения рамки обеспечивается применением специального устройства — коллектора, которое периодически изменяет направление тока в рамке.

    В современных электродвигателях постоянного тока подвижная часть (ротор) состоит из многих рамок, размещенных в пазах цилиндра из специальной электротехнической стали. Роль коллектора в них часто выполняет специальное электронное устройство.

    Силу Ампера применяют в громкоговорителях, динамиках.
    Принцип работы: По катушке протекает переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона или с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

    13. Задачи на правило левой руки СЛАЙД 22

    14. Вопросы для закрепления СЛАЙД 23

    • 1. Когда возникает сила Ампера?

    • 2. От чего зависит величина силы?

    • 3. От чего зависит направление силы?

    • 4. Как на опыте обнаружить действие силы Ампера?

    • 5. Сформулировать правило левой руки

    • 6. Где применяется сила Ампера?

    14. Домашнее задание СЛАЙД 24

    §3

    Упр 1 (1,2 – устно, 3 – письменно)

    Электродвигатели. Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель » mozok.click

    Выясним, почему рамка начинает движение. Воспользовавшись правилом левой руки, определим направление силы Ампера, действующей на каждую сторону рамки в начале наблюдения. На рис. 7.1, а видим, что сила Ампера F1, действующая на сторону AB, направлена вверх, а сила Ампера F2, действующая на сторону CD, направлена вниз. Итак, обе силы поворачивают рамку по ходу часовой стрелки.

    А теперь выясним, почему рамка прекратила движение. Дело в том, что после прохождения рамкой положения равновесия силы Ампера будут поворачивать ее уже против хода часовой стрелки (рис. 7.1, в). В результате рамка начнет поворачиваться в обратном направлении, пройдет положение равновесия и снова изменит направление движения. В конце концов из-за действия сил трения рамка остановится.

    Рис. 7.1. Исследование действия магнитного поля на рамку с током (направление тока показано красными стрелками):

    а — силы Ампера (F1 и F2) поворачивают рамку ABCD по ходу часовой стрелки; б — в положении равновесия силы Ампера не поворачивают рамку, а растягивают; в — силы Ампера поворачивают рамку против хода часовой стрелки

    Воспользовавшись правилом левой руки, убедитесь в том, что для каждого из положений рамки на рис. 7.1 сила действующая на сторону AB рамки, направлена вверх, а сила F2, действующая на сторону CD рамки, — вниз.


    Выясняем, как работает двигатель постоянного тока

    Вращение рамки с током в магнитном поле было использовано при создании электрических двигателей.

    Электрический двигатель — это устройство, в котором электрическая энергия преобразуется в механическую.

    Чтобы понять, как работает электродвигатель постоянного тока, выясним, как заставить рамку непрерывно вращаться в одном направлении. Нетрудно догадаться: нужно, чтобы в момент прохождения рамкой положения равновесия направление тока в рамке изменялось на противоположное.

    Устройство, автоматически изменяющее направление тока в рамке, называют коллектором.

    На рис. 7.2 изображена модель, с помощью которой можно понять принцип действия коллектора. Коллектор представляет собой два полукольца (1), к каждому из которых прижата металлическая щетка (2). Полукольца изготовлены из проводника и разделены зазором. Щетки служат для подведения напряжения от источника тока (3) к рамке (4), которая легко вращается вокруг горизонтальной оси и расположена между полюсами мощного магнита (5). Одна щетка соединена с положительным полюсом источника тока, другая — с отрицательным.

    После замыкания цепи рамка в результате действия сил Ампера начинает поворачиваться по ходу часовой стрелки (рис. 7.2, а). Полукольца коллектора поворачиваются вместе с рамкой, а щетки остаются неподвижными, поэтому после прохождения рамкой положения равновесия (рис. 7.2, б) к щеткам будут прижаты уже другие полукольца (рис. 7.2, в). Направление тока в рамке изменится на противоположное, поэтому она продолжит движение по ходу часовой стрелки, то есть направление вращения рамки не изменится.

    рис. 7.2. Модель, демонстрирующая принцип действия коллектора (а). После прохождения рамкой положения равновесия (б) щетки коллектора прижаты уже к другим полукольцам (е), поэтому направление тока в рамке изменяется на противоположное

    Для положений а и в (см. рис. 7.2) определите направления сил Ампера, действующих на стороны рамки. Докажите, что силы Ампера вращают рамку по ходу часовой стрелки.

    Таким образом, чтобы изготовить электрический двигатель, нужно иметь: 1) постоянный магнит или электромагнит; 2) проводящую рамку;

    3) источник тока; 4) коллектор.


    Увеличиваем мощность электрического двигателя

    Силы Ампера, обеспечивающие вращение рамки, прямо пропорциональны длине проводника. Поэтому для увеличения мощности электродвигателя его обмотку изготовляют из большого количества витков провода. Витки вкладывают в специальные пазы на боковой поверхности сердечника — цилиндра, изготовленного из листов магнитомягкой стали. Сердечник с обмоткой вместе с полукольцами коллектора образуют ротор (от лат. rotare — вращаться) двигателя (рис. 7.3).

    Для равномерного вращения ротора используют несколько обмоток, которые наматывают на один сердечник. Коллектор такого двигателя имеет не два полукольца, а ряд медных дугообразных пластин, закрепленных на изолированном барабане (рис. 7.4).

    В большинстве современных электродвигателей вместо постоянного магнита используют электромагнит, который составляет единое целое с корпусом электродвигателя и служит статором (неподвижной частью устройства; от лат. stator — стоящий неподвижно). Обмотки статора и ротора подключены к одному источнику тока. Когда в обмотках идет ток, ротор вращается в магнитном поле статора и двигатель работает (рис. 7.5).

    Электродвигатели постоянного тока широко применяют в электротранспорте (трамваях, троллейбусах, электровозах, электромобилях), их используют как стартеры для запуска двигателей внутреннего сгорания. В промышленности и быту чаще используют электродвигатели переменного тока.

    Электрические двигатели имеют существенные преимущества перед тепловыми: они более компактны, экономичны (их КПД достигает 98 %), удобны в применении (их мощность легко регулировать), не загрязняют окружающую среду.

    Знакомимся с принципом действия электроизмерительных приборов

    На поворачивании рамки с током в магнитном поле постоянного магнита основано действие электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы — гальванометров, амперметров и вольтметров постоянного тока.

    Схема измерительного механизма таких приборов представлена на рис. 7.6.

    Когда ток в рамке (4) отсутствует, спиральные пружины (2) удерживают полуоси (3), а значит, и стрелку (6) так, что конец стрелки устанавливается на нулевой отметке шкалы прибора (7). Когда прибор включают в цепь, в рамке идет ток и в результате действия сил Ампера рамка поворачивается в магнитном поле постоянного магнита (1). Вместе с рамкой поворачиваются полуоси, а значит, и стрелка.

    Во время движения рамки пружины закручиваются и возникают дополнительные силы упругости. Когда момент сил упругости уравновешивает момент сил Ампера, движение рамки прекращается, а стрелка остается отклоненной. Чем больше сила тока в рамке, тем на больший угол отклонится стрелка и тем большим будет показание прибора.

    Приборы магнитоэлектрической системы имеют большую точность и чувствительность.

    сравниваем амперметр и вольтметр

    Амперметр и вольтметр имеют одинаковое устройство, отличаются только их шкалы и электрические сопротивления. Амперметр включают в цепь последовательно, поэтому его сопротивление должно быть как можно меньшим, иначе сила тока в цепи значительно уменьшится. А вот вольтметр присоединяют к цепи параллельно с устройством, на котором измеряют напряжение, поэтому, чтобы сила тока в цепи практически не изменялась, сопротивление вольтметра должно быть как можно большим.

    Знакомимся с принципом действия электродинамического громкоговорителя

    Электродинамический громкоговоритель (динамик) — это устройство, преобразующее электрический сигнал в слышимый звук.

    Звук излучают тела, колеблющиеся с частотой 20-20 000 Гц (то есть совершающие от 20 до 20 000 колебаний в секунду)*. Основные части

    динамика — катушка с током (звуковая катушка) (1), к которой прикреплен диффузор (2), и магнитная система, состоящая из постоянного кольцевого магнита (3), стального цилиндра (керна) (4) и двух стальных дисков (фланцев) (5), плотно прилегающих к магниту. Магнитная система создает магнитное поле, направленное перпендикулярно виткам катушки.

    Когда в катушке течет ток, на ее витки действуют силы Ампера, заставляющие катушку двигаться вдоль керна и втягиваться в зазор кольцевого магнита. Когда сила тока в катушке изменяется со звуковой частотой, так же изменяются и силы Ампера, и катушка то сильнее, то слабее втягивается в зазор (колеблется в такт изменению силы тока). Вместе с катушкой колеблется и прикрепленный к ней диффузор, который «толкает» воздух, создавая звуковую волну, — громкоговоритель излучает звук.

    Подводим итоги

    В результате действия сил Ампера рамка с током может поворачиваться в магнитном поле. Это явление используют в работе электродвигателей. Чтобы обеспечить вращение рамки, применяют коллектор — устройство, автоматически изменяющее направление тока в рамке.

    Гальванометры, амперметры и вольтметры — это измерительные приборы магнитоэлектрической системы. Их действие основано на поворачивании рамки с током в магнитном поле постоянного магнита.

    Еще один пример применения сил Ампера — электродинамический громкоговоритель, действие которого основано на втягивании катушки с током в магнитное поле кольцевого магнита.

    Контрольные вопросы

    1. Почему рамка с током поворачивается в магнитном поле? почему останавливается? 2. Назовите основные части электродвигателя. Какая из них «отвечает» за непрерывное вращение ротора электродвигателя? 3. Что представляет собой статор электродвигателя? 4. Перечислите преимущества электрических двигателей в сравнении с тепловыми. 5. Опишите строение и принцип действия измерительных приборов магнитоэлектрической системы. 6. Отличаются ли устройство и принцип действия амперметров и вольтметров? Если да, то чем? 7. Опишите устройство и принцип действия громкоговорителя.

    Упражнение № 7

    1. На рис. 1 изображена рамка с током, которая поворачивается в магнитном поле постоянного магнита. Определите направление тока в рамке.

    2. В случае последовательного включения вольтметра в электрическую цепь сила тока в этой цепи значительно уменьшается. Почему?

    3. На зажимах измерительных приборов магнитоэлектрической системы указана полярность («+» и «-»). Что произойдет, если не соблюсти полярность при включении прибора?

    4. Электрические двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с тепловыми. Почему же люди не отказываются от применения тепловых двигателей?

    5. Кроме электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы существуют измерительные приборы электродинамической и электромагнитной систем. В измерительных приборах электродинамической системы(рис. 2) вместо постоянного магнита используется электромагнит. Действие измерительных приборов электромагнитной системы(рис. 3) основано на втягивании ферромагнитного диска в зазор неподвижной катушки с током. Рассмотрите рис. 2 и 3 и попробуйте объяснить, как работают данные приборы. При необходимости обратитесь к дополнительным источникам информации.

    6. Вспомните, что такое электрический ток. Дайте его определение. При каких условиях возникает ток?

    Экспериментальное задание

    «Мастер-ломастер».Рассмотрите устройство электрического двигателя из игрушки. Присоедините двигатель к батарее гальванических элементов и обратите внимание на направление вращения ротора. Как можно изменить направление вращения ротора на противоположное? Проверьте свое предположение.

     

    Это материал учебника Физика 9 класс Барьяхтар, Довгий

     

    Сила Ампера

    Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.

    Модуль силы Ампера определяется по формуле:

    FА = B ∙ I ∙ l.

    Здесь B — это модуль вектора магнитной индукции поля, I — сила тока в проводнике, а l — его длина. Однако эту формулу можно использовать только в том случае, когда проводник расположен перпендикулярно силовым линиям.

    Сила Ампера равна нулю, если проводник с током расположен параллельно магнитным линиям. Максимальное значение сила Ампера принимает в случае, если проводник расположен перпендикулярно магнитным линиям. Если же проводник расположен под углом α к линиям магнитной индукции, то следует использовать формулу

    FА = B ∙ I ∙ l ∙ sin α.

    Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если расположить ладонь левой руки так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре пальца руки расположить по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера.

    Рис. 1. Правило левой руки

    Одним из самых простых примеров взаимодействия токов является взаимодействие параллельных токов. Закономерности этого явления были экспериментально установлены Ампером.

    Параллельные проводники с противоположно направленными токами отталкиваются, а с одинаково направленными — притягиваются.

    Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует с силой Ампера на другой ток и наоборот.

     

    Для определения направления вектора магнитного поля прямолинейного проводника применяем правило буравчика: направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора если при вращении буравчик перемещается в направлении тока.

    Рис. 2. Магнитное поле прямолинейного проводника с током

    Используя далее правило левой руки, нетрудно установить, что если по двум параллельным проводникам электрические токи текут в одну и ту же сторону, то наблюдается взаимное притяжение проводников. В случае, когда токи текут в противоположных направлениях, проводники отталкиваются.

    Рис.  3. Магнитное взаимодействие параллельных и антипараллельных токов

    Сила Ампера применяется в электроизмерительных приборах (амперметр, вольтметр, гальванометр), в двигателе постоянного тока, в электродинамическом громкоговорителе.

    Рис. 4. Электродинамический громкоговоритель (динамик)

    В электродинамическом громкоговорителе есть сильный постоянный магнит. В зазоре между полюсами находится звуковая катушка, которая соединена с диффузором (мембраной). Когда переменный ток звуковой частоты проходит по катушке, катушка под действием силы Ампера то втягивается в зазор магнита, то выталкивается из него.

    Таким образом, катушка и прикрепленный к ней диффузор совершают механические колебания звуковой частоты. Поэтому мы и слышим звук.

    2,972 Как работают динамики


    ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Преобразуйте электрический сигнал в звуковой.

    ПАРАМЕТР ДИЗАЙНА: Громкоговоритель (есть и другие типы динамиков …)


    ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

    Динамик полностью, вид Компоненты динамика

    Типичный диапазон диффузоров динамика от 1.От 5 до 18 дюймов в диаметре. Спикеры этого размер может потреблять от 0,25 до 250 Вт (Вт), резонировать на частоте 16-4 кГц и иметь уровень чувствительности до 95 децибел (дБ)


    ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:


    ** Волны, распространяющиеся от конуса, видны только здесь представляют собой звуковые волны (настоящие звуковые волны не похожи на эти)
    Анимация работы динамика
    1. Электрический сигнал проходит по проводу в виде аналоговой синусоидальной (или другой) волны
    2. Сигнал поступает в звуковую катушку, охватывая внутренний магнит (в виде соленоида)
    3. Сила прилагается от стабильной конструкции магнита к свободно движущейся звуковой катушке
    4. При изменении амплитуды и частоты сигнала сила на звуковой катушке колеблется взад и вперед
    5. Звуковая катушка быстро вибрирует вдоль оси конструкции магнита, тем самым вызывая вибрацию конуса
    6. Когда звуковой конус вибрирует, воздух непосредственно вокруг него сжимается и разрежается.
    7. Молекулы сжатого воздуха распространяются как волна — это звук

    ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

    Переменная Описание Метрические единицы Английские единицы
    P дюйм Электроэнергия в проводах Вт Мощность
    P из Акустическая мощность в звуковой волне Вт Мощность
    P убыток Потери мощности (в цепях и в воздухе) Вт Мощность
    В Разность напряжений на звуковых катушках Вольт Вольт
    i Ток в катушках Ампер Ампер
    B Магнитное поле Фарад Фарад
    F механический Сила, действующая на звуковую катушку со стороны магнитного поля Ньютонов фунтов
    ВК Скорость звуковой катушки м / с миль / ч
    Dp Перепад давления в звуковой волне Паскалей фунт-сила / дюйм 2
    А Площадь волны давления м 2 футов 2
    VW Скорость волны давления м / с миль / ч
    ч КПД

    Динамики питаются от входящего тока и напряжения:
    P in = V i
    ** Все динамики используют усилители для добавить больше тока к сигналу для получения более громкого звука
    ** i — функция времени, i (t), среднее значение которой является ее максимальная амплитуда, деленная на квадратный корень из двух

    Постоянное магнитное поле, действующее на этот ток, создает силу на звуковой катушке:
    F = i x B

    (где i и B являются векторами)

    Сила ускоряет звуковую катушку, и мощность преобразуется в механическую мощность:
    F = ma = m

    dvc / dt
    P = F vc

    Катушки вибрируют конус, который производит волну давления несущий акустический мощность:
    F = p A
    P out =

    vw A Dp

    или, другой способ взглянуть на мощность на выходе из системы:
    P out = P in — P потеря = hP в
    ** Это

    из определения эффективности.

    УСИЛИТЕЛИ
    Усилители необходимы для усиления источника тока, потому что ток, изначально несущий сигнал

    слишком слабый, чтобы воспроизводить слышимый звук.В усилителях используются транзисторы, чтобы слабый сигнал изобразите форму более сильного сигнала. Таким образом, усилитель принимает сигнал определенной частоты и амплитуды и выдает сигнал той же частоты, но гораздо большей амплитуды.

    СИГНАЛЫ
    Сигнал соответствует звуку через его частоту и амплитуду. В частота относится к тому, насколько быстро колеблется конус. Высокая частота

    (быстрое движение) дает высокий тон, а низкая частота (медленное движение) дает глубокий тон.Амплитуда просто говорит конусу как сильно давить. Эта «толкающая сила» соответствует разности давлений в волне, которая соответствует громкости звука.

    ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

    КПД
    Громкоговорители невероятно неэффективны. Они могут преобразовывать от 0,5% до 2% потребляемой энергии. в акустическую мощность. Большая часть потерянной энергии выделяется в виде тепла, исходящего от звуковая катушка и другие электрические цепи внутри динамика.В частности, одна группа схем, называется кроссовером, рассеивает большой процент (сколько?) энергии. Кроссовер состоит из конденсаторов, резисторы и катушки индуктивности, и он имеет функцию отправки высокочастотного сигнала на твитер и низкочастотный динамик. Все эти компоненты схемы требуют некоторых электроэнергии и преобразовать ее в тепло.


    УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

    Не отправлено


    ГДЕ НАЙТИ ДИКТОРОВ:

    Везде! Они повсюду вокруг нас — в наших телевизорах, компьютерах, будильниках, машинах, стереосистемы, наушники и т. д.


    Автомобильная акустика

    Колонки для ТВ

    Генеральные колонки

    Рупорные

    ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

    Интервью: Нильс Браро, лектор Массачусетского технологического института, 13 января, г. 17:30, в магазине хобби Массачусетского технологического института

    Интервью: Ноа Брэй-Али, Массачусетский технологический институт Physics Major, 12 января, 18:00, в братстве Alpha Delta Phi Массачусетского технологического института

    Электроакустика: микрофоны, наушники и громкоговорители
    ; Гейфорд, М.L .; Американец Elsevier Publishing Company Inc., Нью-Йорк 1971


    ССЫЛКИ Завершено Компьютерные решения

    Как сделать громкоговорители

    ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ

    Электродинамический Громкоговорители


    Звонок всем аудиофилам: видео для анализа громкоговорителей

    Если у нас есть выбор, мы все предпочли бы, чтобы наши громкоговорители воспроизводили идеальный звук; Телефонный разговор с кем-то, кто звучит как робот, попавший в ураган, — далеко не идеальный вариант.Качество звука, естественно, зависит от того, насколько хорошо спроектирован динамик, и COMSOL Multiphysics — идеальный инструмент для моделирования и оптимизации конструкции громкоговорителей из-за его простой в использовании мультифизической природы. Чтобы анализ громкоговорителей был точным, вы должны иметь возможность моделировать от сигнала к звуку со всеми промежуточными этапами связывания, которые определяют, как то, что вы хотите, чтобы слышал, преобразовывается в то, что вы на самом деле услышите из определенного громкоговорителя.Каждый шаг в этом процессе будет взаимосвязан, поэтому важно использовать этот интегрированный мультифизический подход для определения каждой из этих сложных взаимосвязей. В видео внизу этого сообщения в блоге я покажу вам, как наше программное обеспечение можно использовать для анализа громкоговорителей.

    Как работают громкоговорители

    Во-первых, воспроизводимый аудиоконтент поступает в громкоговоритель в виде колеблющейся разности напряжений, приложенной к звуковой катушке, которая создает соответствующий колебательный (переменный) ток, протекающий через катушку в соответствии с законом Ома.Этот поток тока создает вокруг провода магнитное поле в соответствии с законом Ампера, которое меняет ориентацию с изменением направления тока.

    Постоянный магнит, окружающий звуковую катушку, создает окружающее магнитное поле, которое имеет постоянную ориентацию. Когда магнитное поле электромагнита меняет направление поляризации, положительный полюс одного магнита притягивает отрицательный полюс другого, положительный полюс одного магнита отталкивает отрицательный полюс другого и наоборот.Это создает силу на звуковой катушке, которая заставляет ее двигаться вверх и вниз, опять же на основе исходного входного сигнала, и, следовательно, соответственно толкать сам диффузор вверх и вниз.

    Когда конус движется, он сдерживается звездочкой, которая обеспечивает демпфирование конуса и соединяет его с окружающей перегородкой, и он «толкает» и «тянет» воздух прямо перед собой. Это создает незначительные колебания давления воздуха от стандартного абсолютного давления, которое распространяется наружу от диффузора к слушателю.

    Размер и форма громкоговорителя будут определять, насколько громким будет результирующий звук для любой заданной частоты колебаний и в любой заданной точке пространства. Эти результаты, а также многие другие электрические, структурные и акустические параметры громкоговорителя могут быть рассчитаны во время постобработки в COMSOL Multiphysics.

    Видео анализа громкоговорителей

    В следующем видео я демонстрирую, как можно использовать COMSOL Multiphysics вместе с модулем Acoustics и модулем AC / DC для моделирования электромагнитных, структурных и акустических аспектов конструкции громкоговорителей.

    Дополнительная литература

    Общие сведения о громкоговорителях | Высокопреосвященный спикер

    Возможность выбрать наиболее подходящий громкоговоритель для конкретного корпуса напрямую связана с вашим пониманием данных о характеристиках, которые производители предоставляют вместе со своей продукцией. До 1970 г. не существовало простых и доступных методов, принятых в качестве стандартных в отрасли для получения этих данных. Признанные методы были дорогими и часто нереальными для тысяч людей, нуждающихся в информации о характеристиках громкоговорителей.

    Параметры Тиле-Смолла

    В начале семидесятых в AES (Общество звукорежиссеров) было представлено несколько технических документов, результатом которых стало развитие того, что мы сегодня знаем как «Параметры Тиля-Смолла». Авторы этих статей — А. Н. Тиле и Ричард Х. Смолл. Тиле был старшим инженером по проектированию и развитию Австралийской радиовещательной комиссии и в то время отвечал за Федеральную инженерную лабораторию, а также за анализ конструкции оборудования и систем для звукового и видеовещания.Смолл в то время учился в аспирантуре Содружества на факультете электротехники Сиднейского университета.

    Тиле и Смолл приложили немало усилий, чтобы показать, как следующие параметры определяют взаимосвязь между динамиком и конкретным корпусом. Тем не менее, они могут быть неоценимы при выборе, потому что они говорят вам гораздо больше о реальных характеристиках преобразователя, чем базовые критерии размера, максимальной мощности или средней чувствительности.

    Fs

    Этот параметр представляет собой резонансную частоту динамика в открытом воздухе. Проще говоря, это точка, в которой вес движущихся частей динамика уравновешивается с силой подвески динамика во время движения. Если вы когда-нибудь видели, как кусок струны начинает неконтролируемо гудеть на ветру, вы видели эффект достижения резонансной частоты. Важно знать эту информацию, чтобы предотвратить «звон» вашего корпуса. В громкоговорителе масса движущихся частей и жесткость подвески (подвесной канал и крестовина) являются ключевыми элементами, влияющими на резонансную частоту.Как правило, более низкий Fs указывает на низкочастотный динамик, который лучше подходит для воспроизведения низких частот, чем низкочастотный динамик с более высоким Fs. Однако это не всегда так, потому что другие параметры также влияют на конечную производительность.

    Re

    Это сопротивление драйвера постоянному току, измеренное омметром, и его часто называют «DCR». Это измерение почти всегда будет меньше номинального импеданса драйвера. Потребители иногда беспокоятся, что Re меньше заявленного импеданса, и опасаются, что усилители будут перегружены.Из-за того, что индуктивность динамика увеличивается с ростом частоты, маловероятно, что усилитель часто будет воспринимать сопротивление постоянному току как свою нагрузку.

    Le

    Это индуктивность звуковой катушки, измеряемая в миллигенри (мГн). Промышленным стандартом является измерение индуктивности при частоте 1000 Гц. Чем выше частота, тем выше сопротивление Re. Это потому, что звуковая катушка действует как индуктор. Следовательно, импеданс динамика не является фиксированным сопротивлением, но может быть представлен в виде кривой, которая изменяется при изменении входной частоты.Максимальный импеданс (Zmax) достигается при Fs.

    Параметры Q

    Qms, Qes и Qts — это измерения, связанные с управлением подвеской преобразователя, когда он достигает резонансной частоты (Fs). Подвеска должна предотвращать любое боковое движение, которое может привести к соприкосновению звуковой катушки и штанги (это приведет к повреждению громкоговорителя). Подвеска также должна действовать как амортизатор. Qms — это измерение контроля, поступающего от системы механической подвески динамика (объемный звук и крестовина).Рассматривайте эти компоненты как пружины. Qes — это измерение управления, поступающего от системы электрической подвески динамика (звуковой катушки и магнита). Противодействующие силы механической и электрической подвески поглощают удары. Qts называется «Total Q» драйвера и выводится из уравнения, в котором Qes умножается на Qms, а результат делится на сумму того же самого.

    Как правило, Qts 0,4 или ниже указывает на датчик, хорошо подходящий для вентилируемого корпуса.Qts между 0,4 и 0,7 указывает на пригодность для герметичного корпуса. Qts 0,7 или выше указывает на пригодность для применений с перегородкой на открытом воздухе или с бесконечной перегородкой. Однако бывают исключения! Eminence Kilomax 18 имеет Qts 0,56. Это предполагает герметичный корпус, но на самом деле он отлично работает в корпусе с переносом. Пожалуйста, учитывайте все параметры при выборе громкоговорителей. Если у вас есть какие-либо сомнения, обратитесь за технической помощью к своему представителю Eminence.

    Vas / Cms

    Vas — это эквивалентный объем воздуха с податливостью, равной податливости движущейся системы водителя.Vas можно рассчитать следующим образом:
    V как = ρc 2 C как w здесь Cas — акустическая податливость подвески водителя. Vas — один из самых сложных параметров для измерения, потому что давление воздуха меняется в зависимости от влажности и температуры — очень важна строго контролируемая среда в лаборатории. Cms измеряется в метрах на Ньютон. Cms — это сила, прилагаемая механической подвеской динамика. Это просто измерение его жесткости.Учитывая жесткость (Cms) в сочетании с параметрами Q, производители автомобилей принимают субъективные решения, настраивая автомобили между комфортом для переноски президента и точностью для гонок. Подумайте о пиках и спадах звуковых сигналов, как о дорожном покрытии, а затем подумайте, что идеальная подвеска динамиков подобна автомобильной подвеске, которая может преодолевать самые каменистые ландшафты с точностью и чувствительностью гоночного автомобиля со скоростью истребителя. Это довольно сложная задача, потому что сосредоточение внимания на одной дисциплине имеет пагубное влияние на другие.

    Vd

    Этот параметр представляет собой пиковый объем смещения диафрагмы — другими словами, объем воздуха, который будет перемещать конус. Он рассчитывается путем умножения Xmax (выступ звуковой катушки драйвера) на Sd (площадь поверхности диффузора). Vd отмечен в cc. Для суббасового преобразователя желательно наивысшее значение Vd.

    BL

    Выражается в метрах Тесла и является мерой мощности двигателя динамика. Подумайте об этом как о том, насколько хорошо у штангиста датчик.К конусу прикладывается измеряемая масса, заставляя его возвращаться, в то время как измеряется ток, необходимый двигателю, чтобы вернуть массу. Формула: масса в граммах, деленная на силу тока в амперах. Высокое значение BL указывает на очень сильный датчик, который уверенно перемещает конус!

    мм

    Этот параметр представляет собой комбинацию веса конуса в сборе плюс «радиационная массовая нагрузка драйвера». Вес узла конуса прост: это просто сумма веса компонентов узла конуса.Радиационная массовая нагрузка драйвера является запутанной частью. Проще говоря, это вес воздуха (количество, рассчитываемое в Vd), на который конус должен будет толкать.

    EBP

    Это измерение вычисляется путем деления Fs на Qes. Показатель EBP используется во многих формулах проектирования корпуса, чтобы определить, какой динамик больше подходит для закрытого или вентилируемого дизайна. Значение EBP, близкое к 100, обычно указывает на динамик, который лучше всего подходит для вентилируемого корпуса. Напротив, значение EBP, близкое к 50, обычно указывает на то, что динамик лучше всего подходит для конструкции с закрытым корпусом.Это всего лишь отправная точка. Многие хорошо спроектированные системы нарушают это эмпирическое правило! Также следует учитывать Qts.

    Xmax / Xlim

    Сокращение от Maximum Linear Excursion. Выходной сигнал динамика становится нелинейным, когда звуковая катушка начинает покидать магнитный зазор. Хотя подвески могут создавать нелинейность на выходе, точка, в которой количество витков в зазоре (см. BL) начинает уменьшаться, — это момент, когда искажения начинают увеличиваться. Исторически Eminence всегда консервативно подходил к этим измерениям и указывал только на выступ звуковой катушки (Xmax: высота звуковой катушки минус толщина верхней пластины, деленная на 2).Значения Xmax на этом веб-сайте выражены как большее из результата формулы выше или точки отклонения НЧ-динамика, где THD достигает 10%. Этот метод приводит к более реальному выражению допустимого предела отклонения для преобразователя. Xlim выражается Eminence как наименьшее из четырех возможных значений условий отказа: падение паука на верхнюю пластину; Дно звуковой катушки на задней панели; Звуковая катушка выходит из зазора над сердечником; или физическое ограничение конуса. Датчик, превышающий Xlim, наверняка выйдет из строя при одном из этих условий.Фильтры верхних частот, ограничители и программы моделирования корпуса являются ценными инструментами для защиты ваших вуферов от механических повреждений.

    Sd

    Это фактическая площадь поверхности конуса, обычно выражаемая в квадратных сантиметрах.

    Используемый диапазон частот

    Это частотный диапазон, в котором, по мнению Eminence, датчик окажется полезным. Производители используют разные методы для определения «полезного диапазона частот». Большинство методов признаны приемлемыми в отрасли, но могут давать разные результаты.Технически многие громкоговорители используются для воспроизведения частот в диапазонах, в которых они теоретически мало пригодны. По мере увеличения частот внеосевое покрытие преобразователя уменьшается относительно его диаметра. В определенный момент зона покрытия становится «широкой» или узкой, как луч фонарика. Если вы когда-либо стояли перед гитарным усилителем или кабинетом громкоговорителей, затем слегка двигались в одну или другую сторону и замечали другой звук, значит, вы испытали это явление и теперь знаете, почему это происходит.Ясно, что большинство двухсторонних корпусов игнорируют теорию и по-прежнему работают достаточно хорошо. То же самое верно для многих гитарных усилителей, но полезно знать, в какой момент можно ожидать компромисса в покрытии.

    Силовая установка

    Эта спецификация очень важна для выбора датчика. Очевидно, вам нужно выбрать громкоговоритель, способный обрабатывать входную мощность, которую вы собираетесь предоставить. Точно так же вы можете разрушить громкоговоритель, потребляя слишком мало энергии.Идеальная ситуация — выбрать громкоговоритель, способный выдерживать большую мощность, чем вы можете предоставить, что обеспечит некоторый запас и страхование от теплового сбоя. Воспользоваться автомобилем по аналогии; Вы бы не купили машину, которая могла бы развивать скорость только 55 миль в час, если бы вы всегда намеревались двигаться с такой скоростью. Вообще говоря, фактор номер один в номинальной мощности преобразователя — это его способность выделять тепловую энергию. На это влияет несколько вариантов дизайна, но в первую очередь размер звуковой катушки, размер магнита, вентиляция и адгезивы, используемые в конструкции звуковой катушки.Катушка и магнит большего размера обеспечивают большую площадь для рассеивания тепла, в то время как вентиляция позволяет отводить тепловую энергию и более холодному воздуху попадать в конструкцию двигателя. Не менее важна способность звуковой катушки обрабатывать тепловую энергию. Eminence славится использованием запатентованных клеев и компонентов, которые максимально увеличивают способность звуковой катушки выдерживать экстремальные температуры. При определении мощности необходимо также учитывать механические факторы. Преобразователь мог бы выдержать 1000 Вт с тепловой точки зрения, но выйдет из строя задолго до того, как этот уровень будет достигнут из-за механических проблем, таких как удары катушки о заднюю пластину, выход катушки из зазора, изгиб конуса из-за слишком большой нагрузки. движение наружу, или паук опускается на верхнюю пластину.Наиболее частой причиной такой неисправности было бы требование, чтобы динамик производил больше низких частот, чем он мог бы получить механически при номинальной мощности. Обязательно учитывайте предлагаемый используемый частотный диапазон и параметр Xlim в сочетании с номинальной мощностью, чтобы избежать таких сбоев. Номинальная мощность Eminence получена с использованием источника шума EIA 426A и стандарта испытаний. Все испытания проводятся в течение восьми часов на открытом воздухе, без температурного контроля. Eminence тестирует образцы из каждого из трех различных производственных циклов, и каждый образец должен пройти тест, превышающий номинальную мощность на 50-100 Вт.Музыкальная программа Eminence вдвое превышает наш стандартный рейтинг в Ваттах.

    Чувствительность

    Эти данные представляют собой одну из наиболее полезных спецификаций, опубликованных для любого преобразователя. Это представление об эффективности и объеме, которые вы можете ожидать от устройства по отношению к входной мощности. Производители громкоговорителей следуют другим правилам при получении этой информации — в отрасли нет точного стандарта. В результате покупатели громкоговорителей часто не могут сравнить «яблоки с яблоками», глядя на чувствительность продуктов разных производителей.Чувствительность Eminence выражается как средний выходной сигнал на полезной частоте при приложении 1 Вт / 1 МОм к номинальному сопротивлению. то есть: 2,83 В / 8 Ом, 4 В / 16 Ом.

    Siden blev ikke fundet — PURIFI

    1. Ставки
    На purifi-audio.com можно использовать карты VISA, Mastercard, JBC, Diners, Discover и AMEX. Betaling vil først blive trukket på din konto, når varen afsendes.
    Alle beløb er i Danske kroner (DKK). Produktpriser er oplyst både incl.og искл. мам. Ved salg indenfor Danmark afregnes altid incl. данские мамы. Ved salg udenfor Danmark følges de til en hver tid gældende regler для momsafregning. Som udenlandsk handlende indestår du altid selv для всех skatter / afgifter / o.lign., Som det importerende land eventuelt måtte pålægge.
    В Интернет-магазине можно использовать сетевой сервер, защищенный протоколом SSL (Secure Socket Layer). Det betyder, at man ikke kan aflæse dine informationer.

    2.Рычаг
    Vi afsender varen indenfor 7 дней после того, как ordretidspunktet medmindre andet er anført ved ordreafgivelse eller informeret efterfølgende, f.eks. по электронной почте.
    Der benyttes en af ​​purifi-audio.com valgt kurerservice. Afhængig af flere faktorer som для eksempel destinationsland, частный адрес eller firma adresse, kan der forekomme ændringer i fragtprisen. Skulle dette være tilfældet, oplyses du herom inden varen afsendes og betaling trækkes på din konto. Accepterer du ikke den oplyste ændring i fragtprisen, vil ordren blive annulleret uden nogen omkostninger for dig.

    3. Reklamationsret
    Der дает 2 års reklamationsret i henhold til købeloven. Vores reklamationsret gælder for fejl i materiale og / eller fabrikation. Reklamationen gælder ikke fejl eller skader позволяет найти вилку между eller forkert tilslutning и продуктом. Er varen en elektronisk komponent, модуль eller enhed henvises til varens datablad, некоторая независимая спецификация для продуктов brug.
    Hvis din reklamation er berettiget, vi vil dække rimelige returneringsomkostninger, og du kan få varen repareret, ombyttet, pengene tilbage eller et afslag i prisen, afhængigt af den определенной ситуации.Варен скал альтид отправляет тильбидж в форме посадки, а также шелуху и тильбиджинг для возвращения, так что ви кан тилбиджетале пообедать фрагтомкостнингер.
    Du skal reklamere inden for «rimelig tid» efter, at du har opdaget fejlen. Hvis du reklamerer inden for to måneder efter, at fejlen er opdaget, vil reklamationen altid være rettidig. Цена за 5% от стоимости проживания, собака минимум 250 крон. ex moms ved reklamationer, som er opstået som følge af en fejlagtig brug eller and skadeforvoldende adfærd, samt hvis ingen fejl kan konstateres på produktet.
    При возврате товара
    Возвращение в магазин отправляет по адресу:
    PURIFI ApS
    Ledreborg Alle 118D
    4000 Roskilde
    Danmark
    Når du Reporter varen, bedes du vedlægge en detaljeret beskrivelse af проблема. Der modtages ikke pakker sendt på efterkrav.
    Refusion
    Hvis der er aftalt refusion, så bedes du sende dine bankoplysninger, så vi kan overføre det aftalte beløb.

    4. Fortrydelsesret
    Der дает 14 дней, полностью возвращенных в интернет-магазин.Perioden regnes fra den dag, hvor du modtager varen.
    Fortrydelse skal anmeldes til os senest 14 efter købet, og fra anmeldelsen af ​​fortrydelsen skal du inden для 14 дней возвращения forsendelsen. Returneringsomkostninger skal du selv afholde.
    Anmeldelsen foretages pr. почта på [email protected] I meddelelsen skal du gøre os tydeligt opmærksom på, at du ønsker at udnytte din fortrydelsesret. Du kan også vælge and benytte vores standard fortrydelsesformular or sende med return.
    Varens stand, når du sender den return
    Du hæfter kun для eventuel forringelse af varens værdi, som skyldes anden håndtering, end hvad der er nødvendigt for at fastslå varens art, egenskaber og den måde, den fungerer på.Med andre ord — du kan prøve varen på samme måde, som hvis du prøvede den i en fysisk butik.
    Hvis varen er anvendt udover, hvad der er beskrevet cabinfor, betragter vi den som brugt, hvilket betyder, at du ved fortrydelse af købet kun får en del eller intet af købsbeløbet return, afhængig af varens handelsmæss.
    For at modtage hele købsbeløbet return må du altså gøre det samme, som man kan i en fysisk butik. Du må afprøve varen, men ikke tage den i egentlig brug. Варен må ikke есть брюгспор.
    Vi anbefaler, at du sender varen return i den originale emballage. Hvis den originale emballage mangler, kan det muligvis medføre en værdiforringelse af varen.
    Tilbagebetaling af købsbeløbet
    Hvis du fortryder dit køb, får du dine penge tilbage. Hvis varen er værdiforringet, fratrækker vi det beløb, du hæfter for.
    Vi refunderer all betalinger modtaget fra dig, herunder lendingomkostninger (dog ikke ekstra levelingsomkostninger i de tilfælde, hvor du har valgt en anden levelingsform, end den billigste form for standardlevering, som vi tilbyder), senest 14 dage fra den dag modtaget din besked om, at du vil fortryde aftalen.

    5. Klagemuligheder — избыточные ссылки и ссылки:
    Har du en klage over et produkt, købt i vores Webshop, kan der sendes en klage til:
    Konkurrence- og Forbrugerstyrelsens Center for Klagbyeløsning
    Val
    Carl Jacl. : www.forbrug.dk

    Hvis du erbruger med bopæl i et andet EU-land, kan du angive din klage i EU Kommissionens online klageplatform. Платформен находит ее: http://ec.europa.eu/consumers/odr/
    Angiver du en klage her, skal du oplyse vores Адрес электронной почты: sales @ purifi-audio.com

    6. Opdateringer
    Handelsbetingelserne er senest opdateret d. 06.11.2019

    7. Standardfortrydelsesformular
    (Denne formular udfyldes og Returnneres kun, hvis fortrydelsesretten gøres gældende)
    Til:
    PURIFI ApS
    Ledreborg Alle 118D
    4000 Roskilde

    5 Danmark
    E-mail: [email protected]

    Для чего нужна физика?

    «Что такое Для физики? «

    Дополнительный кредит доступен в конце этого страница.Пожалуйста, ответьте до 9:00 понедельника, ноября. 13

    , 2000г.


    Магниты, катушки, … Музыкальные колонки Если вы любите слушать музыку, физика хороша для это тоже. В последние недели мы изучали магнитные поля и силы, и мы вот-вот начнем изучение цепей переменного тока.Все из этого темы необходимы для понимания работы громкоговоритель.

    Недавно мы узнали, что магнитные поля производятся током, протекающим по проводам, и что провода, по которым проходит ток, ощущают магнитные силы. у меня есть также немного написано о магнитных материалах. Однако связь все еще может быть не совсем Очистить. Эта страница попытается очистить трудности, и обратимся к чрезвычайно популярному приложение: громкоговоритель.В громкоговорителе ток, протекающий по проводам, воздействует на кусок магнитный материал. Этот магнитный материал движется внутрь отклик. В свою очередь магнит толкает бумагу или пластиковый конус, а конус выталкивает воздух. В Результат — звук, возможно музыка.



    Сначала рассмотрим, как сила на магните возникает из-за магнитного поля.Для целей В этом обсуждении мы рассмотрим каждый атом в магнит состоит из положительного ядра, являющегося вращается одним электроном. Конечно, большинство атомов иметь более одного электрона, и идея «орбиты» не совсем точная картина поведение электрона. Однако чтобы описать эти вещи правильно (и узнать больше о магнетизме, сверхпроводимость и др.) нам действительно нужно узнать немного квантовой механики. Если ты Интересно, бери Phys 342, вот тут самое интересное действительно начинается.

    Если эти модельные атомы поместить в однородное внешнее магнитное поле , которое они почувствуют крутящий момент но они будут чувствовать нет сети force На рисунке слева показано это ситуация.С этой точки зрения движение электрона находится на странице в левом нижнем углу, вне страницы в правом верхнем углу и в плоскости страницы, вниз и влево, когда он проходит «перед» атом. Использование правила правой руки дает силы показано (помните, что электрон имеет отрицательное заряжать!). Также были бы силы из страницу вперед и на страницу

    Атом (или любая токовая петля) ощущает крутящий момент, который стремится выровнять его магнитный момент с внешним полем.
    сзади этой фотографии. Как видите, сеть сила будет равна нулю, однако будет чистая крутящий момент, пытающийся заставить орбиту электрона двигаться перпендикулярно внешнему магнитному полю.

    Вот важный момент: рассмотрите электрон, чтобы быть токовой петлей. Таким образом, он генерирует небольшое собственное магнитное поле.Как показано в На рисунке магнитное поле в центре орбита электрона будет направлена ​​вверх и влево (опять же, помните, что электрон отрицательный!). Если крутящий момент успевает повернуть орбиту электрона, магнитное поле орбиты будет совмещено с внешнее магнитное поле.

    Это объясняет, как ненамагниченный кусок магнитный материал становится магнитно поляризованным (намагниченные) внешним магнитным полем.Однако это не объясняет силу , которая чувствуется. Чтобы понять это, мы должны вспомнить, что поле магнита неравномерное . Это больше похоже на поле диполя.

    Атом (или любая токовая петля) ощущает силу который имеет тенденцию тянуть его к регионам более высокого поле
    Обратите внимание, что поле около полюсов (где мы получаем сильные силы притяжения) не является однородным.Скорее, он становится сильнее (силовые линии сближаются) по мере того, как подходим к магниту. Это градиент в магнитном поле, которое производит притягивающее сила. Чтобы понять это, посмотрите на рисунок, чтобы право. С этой точки зрения электрон выходит из страницу справа и переходит на страницу левый. Он пересекает справа налево перед ядро.Обратите внимание, что чистая сила не равна нулю в эта картинка. Скорее, атом ощущает силу перетаскивая его в область более высокого магнитного поле. Если все атомы твердого тела ведут себя так Кстати, мы чувствуем это как чистую силу, тянущую твердое тело в магнитное поле.

    Теперь, наконец, мы можем взглянуть на внутренности громкоговоритель. Вот упрощенный крест раздел.

    Когда через катушку проходит ток, он создает магнитное поле, постоянное в величина внутри и выглядит как стержень магнит снаружи (см. описание длинного, прямые соленоиды в вашем тексте).

    Если ток изменяется во времени (как сигнал от вашего усилителя делает) тогда поле будет меняться вместе с ним.Если ток синусоидальный волны, например, то поле тоже будет синусоидальная волна. В этом случае магнит притягивается в или выталкивается, когда сигнал колеблется. В большинстве динамиков, это катушка и конус, которые движутся, пока магнит остается неподвижным. Сила на катушке равна равной и противоположной силе, действующей на магнит.

    Чей это третий закон?

    Музыка — это не простая синусоида, но она может быть рассматривается как совокупность синусоид, добавленных к друг друга (Метод описания сложных сигнал в терминах синусов и косинусов называется Анализ Фурье, но мы не будем вдаваться в него здесь.) Простые динамики (например, в дешевых автомобильные стереосистемы и динамики, встроенные в большинство компьютеров состоит из одного динамика. Однако даже домашние колонки по умеренной цене имеют более одного «динамика» внутри. Разные динамики оптимизированы для наилучшей работы разные частотные диапазоны. Обычно динамик который обрабатывает высокие частоты, называется «твитер» и тот, который управляет нижним частот называется «вуфер».В трехстороннем систем есть еще и «среднечастотные», и многое другое. сложные системы могут включать «супервиттеры» и «сабвуферы».

    Как знает ли каждый из этих ораторов, какая часть сигнал воспроизвести? Внутри громкоговорителя есть представляет собой набор схем, называемых «кроссоверной сетью». который делит сигнал на частотные диапазоны, и отправляет части сигнала каждому из динамики по мере необходимости.На рисунке справа показан упрощенная версия акустической системы с три динамика и простой кроссовер. В конденсатор в верхней части кроссовера отфильтровывает все, кроме самых высоких частот (напомним, что Х С = 1 / С). Таким образом, твитер реагирует только на высокие частоты. частоты в музыке. Индуктор (X L = L) при нижняя часть выполняет ту же работу для вуфера, прохождение только низких частот.В пара индуктор-конденсатор в середине проходит только средние частоты к среднему диапазону.



    Вы можете получить больше информации об этом тему в интернете. Вот несколько поисковиков двигатели

    1. Альта Виста

    2. Google

    3.Северное сияние

    4. Спросите Дживса

    5. Infoseek

    И вот несколько хороших ссылок, которые помогут вам начал.

    1. 2. 3.
    Исследования Вопросы (1 балл за каждый дополнительный балл!)
    • Почему у большинства динамиков подвижная катушка и фиксированный магнит, а не наоборот вокруг?
    • Что касается конструкции громкоговорителя, что такое паук?
    • По трем точкам: оцените максимум сила, создаваемая внутри громкоговорителя.Ты можешь сделайте это, оценив массу движущегося часть, ее амплитуда и частота. Вы можете хотите рассмотреть простое гармоническое движение в текст.

    Создание этого сайта стало возможным благодаря финансирование из Национального научного фонда (DUE-9981111).
    © 2001 А. Гаврин и Г. Новак, все права защищены.

    Полное руководство по регулировке мощности динамиков и номинальной мощности — Мой новый микрофон

    Существует множество спецификаций, используемых для определения динамиков, и мощность или «номинальная мощность» — одна из наиболее распространенных спецификаций, с которыми мы сталкиваемся, когда собираемся использовать или покупать динамик.В спецификации будет примерно 1000 Вт; 350 Вт среднеквадратичное значение или 800 Вт пиковое значение .

    Что такое мощность динамика (номинальная мощность)? Спецификация допустимой мощности динамика (также известная как номинальная мощность) — это измеренный или теоретический предел электрической мощности, с которой динамик может работать до сгорания. Спецификация указывается в ваттах и ​​может быть измерена / рассчитана как непрерывное, пиковое или среднеквадратичное (среднеквадратичное) значение.

    В этой статье вы узнаете все о довольно запутанной номинальной мощности (характеристиках мощности) динамиков и о том, как она может не пригодиться или не пригодиться при выборе динамиков.


    Что такое мощность?

    Чтобы понять номинальную мощность динамиков, мы должны понять, что такое мощность в первую очередь.

    Электрическая мощность определяется как скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

    Измеряется в ваттах (Вт) в системе СИ. 1 ватт равен передаче 1 джоуля в секунду.

    Усилитель мощности в нашей сигнальной цепи обеспечивает усиленные аудиосигналы, которые могут правильно управлять динамиком (ами) для воспроизведения звука.Передача (мощность) этих аудиосигналов обычно оценивается как количество электроэнергии (в ваттах).

    Динамики — преобразователи

    По сути, динамики — это преобразователи, которые преобразуют электрическую энергию (звуковые сигналы) в механическую энергию (звуковые волны).

    В подавляющем большинстве случаев это делается с помощью электромагнетизма. Аудиосигнал проходит через проводящую звуковую катушку, создавая магнитное поле, которое реагирует с постоянным магнитом, вызывая движение диафрагмы.

    По сути, переменный ток звукового сигнала вызывает изменение напряжения на проводящей звуковой катушке, что, в свою очередь, заставляет диафрагму (прикрепленную к звуковой катушке) двигаться в соответствии с электрическим сигналом.

    Электродинамический драйвер динамика / изображение преобразователя

    Таким образом, форма волны выходного звука динамика имитирует форму волны аудиосигнала.

    Преобразовательные элементы динамика называются драйверами. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь со следующими статьями «Мой новый микрофон»:
    • Что такое драйверы динамиков? (Как работают все типы драйверов)
    • Как динамики и наушники работают как преобразователи?

    Почему для оценки динамиков используется мощность?

    Итак, если в конечном итоге именно переменный электрический ток, протекающий в звуковой катушке, заставляет динамик воспроизводить звук, почему мы беспокоимся о мощности.Почему бы не заняться самими напряжением и током?

    Начнем с тока.

    Электрический ток, хотя в конечном итоге и вызывает преобразование звуковых преобразователей, не является хорошим показателем для электрических звуковых устройств.

    Это связано с тем, что звуковое оборудование (например, динамики и усилители) имеет сопротивление. Электрический импеданс препятствует прохождению переменного тока.

    Поскольку разные устройства имеют разные импедансы, и эти устройства могут быть смешаны и согласованы в сигнальной цепи, ток редко используется для описания характеристик устройств.

    Слишком много переменных. Попытки учесть каждое подключенное устройство в звуковой цепочке бесполезны.

    А как насчет напряжения?

    На самом деле, напряжение обычно используется для измерения уровней аудиосигнала и регулярно используется в спецификациях аудиоустройств.

    В аудио, грубо говоря, мы генерируем напряжение (электромеханическими средствами, такими как микрофон или виниловая игла / стилус, или через цифро-аналоговые преобразователи). Мы используем это напряжение, чтобы получить ток.Этому току препятствует полное сопротивление аудиоустройств в сигнальной цепи.

    Итак, напряжение обычно используется для измерения силы сигнала. Это верно для сигналов микрофона и аналоговых линейных сигналов, независимо от того, измерены ли они в:

    • Милливольт (мВ)
    • Вольт (В)
    • Децибел относительно 1 В (дБВ)
    • Децибел относительно 0,775 В (дБн)

    Но факт остается фактом: мощность обычно используется на уровне динамика для определения «Выходные уровни» усилителей мощности и «входные уровни» громкоговорителей.

    Одна из причин заключается в том, что, хотя напряжение аудиосигнала и ток в сигнальной цепи будут колебаться между положительными и отрицательными значениями (ток будет течь в обоих направлениях), мощность всегда будет положительной.

    Таким образом, мощность немного легче понять как ценность. Обратите внимание, что мощность переменного тока аудиосигнала, например напряжение и ток, колеблется между пиком и минимумом.

    Его можно сократить до старой номенклатуры, чтобы помочь нам выбрать подходящий усилитель и динамики.

    Номинальная мощность, как правило, полезна и связана с напряжением, током и сопротивлением (которые мы часто заменяем импедансом) следующими уравнениями:

    • P = I • V
    • P = V2 / R
    • P = I2 R

    Где:
    P = мощность
    I = ток
    V = напряжение
    R = Сопротивление

    Конечно, эти формулы упрощают понимание аудиосигналов переменного тока, но могут использоваться для эффективного понимания того, как электрическая энергия работает между усилителем и динамиком.


    Колонки и усилители

    Громкоговорители должны воспроизводить звуковые волны из электрических сигналов. Это требует много работы, и когда мы учитываем неэффективность типичного драйвера с подвижной катушкой, мы видим, что для динамиков требуются усилители.

    Чтобы узнать больше об эффективности громкоговорителей (или ее отсутствии), ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по рейтингам чувствительности и эффективности громкоговорителей».

    Усилители увеличивают мощность (напряжение / мощность) аудиосигнала.Они повышают сигналы линейного уровня (используемые в записанном аудио, микшерных пультах и ​​т. Д.) До сигналов уровня динамиков.

    С помощью внешнего источника питания и усиления усилители будут принимать сигналы линейного уровня на своих входах и выводить сигналы уровня динамиков на своих выходах. Вход подключается к микшерному пульту, устройству воспроизведения и т. Д., А выход подключается к динамикам.

    Другой способ взглянуть на соединение динамика с усилителем — это то, что динамик потребляет энергию от усилителя.

    Это обычно возникает при обсуждении громкоговорителей с разным импедансом.Например, динамик с сопротивлением 4 Ом потребляет больше тока, чем динамик с сопротивлением 8 Ом, использующий тот же усилитель.

    Выходы усилителя также рассчитаны на мощность. Их номинальная выходная мощность обычно указывается на определенной частоте (часто 1 кГц) при общей нагрузке (импеданс динамика) 4 Ом, 8 Ом и т. Д.

    Важно отметить, что нам не нужно сопоставлять номинальную выходную мощность усилителя с номинальной мощностью динамика.

    Фактически, динамик с низким энергопотреблением может быть подключен к усилителю с более высокой выходной мощностью, если усилитель не включен слишком громко.

    Точно так же динамик с высокой мощностью можно подключить к усилителю с более низким выходом, если динамик не пытается потреблять слишком много мощности от усилителя (обычно это проблема только с динамиками с низким сопротивлением).

    Все дело в том, чтобы электрическая мощность между усилителем и динамиком не превышала определенного значения, чтобы избежать перегрева.


    Спецификация управления мощностью

    Спецификация допустимой мощности динамика — это максимальная электрическая мощность, которую он способен передать от усилителя до того, как он начнет получать повреждения.

    Существует два основных способа, которыми избыточная мощность может повредить динамик.

    Это приводит к 2 различным типам управления мощностью:

    Что такое тепловая энергия?

    Под термической обработкой мощности понимается предел мощности, с которым динамик может справиться до того, как его звуковая катушка начнет гореть и / или плавиться.

    Как обсуждалось ранее, звуковой сигнал (переменный ток) протекает внутри звуковой катушки из-за электрической энергии, подаваемой усилителем.

    Часть этой мощности используется для перемещения звуковой катушки (и диафрагмы) для воспроизведения звука. Однако большая часть его теряется в виде тепла из-за значительной неэффективности динамика.

    Чем больше мощности передается на динамик, тем больше тепла рассеивается.

    Обычно это тепло рассеивается с поверхности звуковой катушки, когда она колеблется вперед и назад в магнитном зазоре. Мы можем рассматривать двигатель динамика как своего рода двигатель с воздушным охлаждением.

    Однако существует порог, при котором динамик больше не будет способен рассеивать достаточно тепла для обеспечения безопасности звуковой катушки.В этот момент звуковая катушка сгорит и / или расплавится, и динамик получит необратимое повреждение.

    Этот тип перегорания происходит, когда превышен предел допустимой тепловой мощности динамика.

    Для получения дополнительной информации о перегорании громкоговорителей ознакомьтесь с моей статьей Перегорание громкоговорителей: почему это происходит и как его избежать / исправить.

    Расплавленная / сгоревшая звуковая катушка — наиболее распространенный способ сгорания динамика. Следовательно, предел допустимой мощности или номинальная мощность динамика обычно относятся к пределу допустимой тепловой мощности.

    Что такое механическая обработка энергии?

    Таким образом, перегрузка динамика обычно приводит к сгоранию / плавлению звуковой катушки из-за тепловых ограничений. Однако колонки также могут быть перегружены механически.

    В динамике есть два основных порога механического движения:

    • Максимальное линейное перемещение
    • Максимальное механическое движение

    Первая точка — это точка, в которой динамик перестает работать линейно. То есть начинает передергивать.

    Это максимальное линейное перемещение определяется как точка, в которой звуковая катушка переместилась достаточно далеко за пределы магнитного зазора, чтобы катушка больше не испытывала полную плотность магнитного потока двигателя.

    На этом этапе электрический звуковой сигнал больше не имеет такого контроля над движением двигателя. Это приводит к искажению звука, воспроизводимому динамиком.

    Максимальное механическое движение превышает линейный порог до точки, в которой динамик больше не может двигаться.

    Это происходит внутри, когда катушка ударяется о заднюю пластину магнитной конструкции. Это также происходит снаружи, когда диафрагма движется до точки растяжения своего окружения.

    Превышение механических ограничений динамика приводит к повреждению и в некоторых случаях может быть вызвано подачей на динамик слишком большой мощности.

    Однако, как уже говорилось, превышение теплового предела более вероятно.

    Сабвуферы — действительно единственные динамики, которые могут достичь своих механических пределов, прежде чем достигнут своих предельных температур.Для этого есть две основные причины.

    Во-первых, звуковая катушка сабвуфера относительно велика и, следовательно, лучше сама охлаждается.

    Однако более важным является величина хода, необходимого для сабвуфера. Чтобы воспроизводить самые низкие частоты звукового спектра (до 20 Гц), сабвуфер должен выталкивать много воздуха.

    Помимо большой площади диафрагмы, сабвуфер должен колебаться на больших расстояниях, чтобы воспроизводить низкие частоты с любой громкостью.Когда подается слишком большая мощность, сабвуфер может действительно выйти из-под контроля, что приведет к его повреждению.


    Измерение управляемой мощности: пиковая, среднеквадратичная, непрерывная и др.

    Самая запутанная часть в обращении с динамиками — это знание того, о чем на самом деле говорится в спецификации.

    До сих пор мы говорили о том, что номинальная мощность динамика — это максимальная мощность, с которой динамик может справиться до сгорания или иного повреждения.

    Однако это еще не все.Мы должны понимать временной горизонт, в течение которого сохраняется номинальная мощность.

    Выгорит ли наш динамик в любой момент времени, превышающий номинальный, или это ограничение относится к безопасному количеству энергии, которое может поддерживаться в течение нескольких часов за раз?

    Именно здесь вступают в игру многочисленные вариации характеристик мощности. В их числе:

    Из всех этих спецификаций пиковое значение никогда не должно превышаться.

    Однако с другими значениями мы можем периодически превышать пороговое значение, не вызывая повреждения динамика.Пики динамического аудиосигнала вполне могут посылать всплески мощности на динамик.

    Пока мы остаемся в среднем ниже «непиковых» точек, наш говорящий должен оставаться в безопасности.

    Помните, что управление мощностью в основном связано с отводом тепла. Мы можем увеличивать нагрев на короткие периоды времени, пока мы снижаем тепло до определенного уровня в течение большей части времени, чтобы позволить звуковой катушке остыть.

    К сожалению, существует довольно много вариантов характеристик мощности динамиков, которые вызывают путаницу.Разные производители используют разную терминологию и, что еще хуже, некоторые имеют разные определения одной и той же терминологии.

    Всегда лучше узнать, как производитель придумывает спецификации мощности своих динамиков, чтобы точно знать, что вы читаете, когда речь идет об управлении мощностью.

    При этом давайте попробуем разобраться во всем этом.

    В пояснениях ниже я буду использовать теоретический динамик со следующими характеристиками:

    • Номинальное сопротивление: 8 Ом
    • Пиковая мощность: 1000 Вт

    С помощью этого теоретического примера динамика мы выясним различия в различных номинальных значениях мощности.


    Пиковая мощность

    Пиковая мощность — это максимальная мощность, с которой динамик может справиться в любой момент времени. Если в какой-то момент динамик потребляет мощность, превышающую номинальную пиковую мощность, динамик будет поврежден.

    Пиковая мощность часто является предпочтительным методом для маркетологов, поскольку она дает наивысшую оценку мощности. Большие числа обычно выглядят лучше для потребителя.

    В случае динамиков в качестве примера допустимая мощность указана как 1000 Вт.

    Используя уравнение мощности P = V 2 / R и номинальное сопротивление, мы находим пиковое напряжение цепи, равное 89,44 В, , пиковое значение .

    Пиковая мощность и напряжение динамика 1000 Вт, 8 Ом

    RMS Мощность, управляющая

    Мощность

    RMS на самом деле ошибочный термин, хотя он обычно используется в спецификациях динамиков.

    Чтобы понять этот вариант спецификации мощности, мы должны сначала понять, что такое RMS.

    RMS (среднеквадратичное значение) технически представляет собой измерение квадратного корня из среднего квадрата (среднее арифметическое квадратов набора чисел).

    Переменный ток (и напряжение) идет в обоих направлениях, как и положительные и отрицательные значения. Это легко увидеть по синусоиде. Давайте рассмотрим часть напряжения на приведенной выше диаграмме:

    Напряжение динамика 1000 Вт 8 Ом

    Средняя амплитуда (в вольтах) вышеупомянутой синусоидальной волны на самом деле равна 0 вольт, потому что сигнал тратит одинаковое время и амплитуду как на положительном, так и на отрицательном полюсе.

    Однако эти сигналы по-прежнему дают результаты и приводят в движение динамики. Хитрость заключается в том, чтобы вычислить среднее значение абсолютной амплитуды синусоидальной волны, а не фактическую амплитуду.

    Вот где RMS пригодится.

    Давайте посмотрим на вычисления для среднеквадратичного напряжения, поскольку в настоящее время мы обсуждаем напряжение.

    Для сложных сигналов расчет среднеквадратичного значения:

    В среднеквадратичное значение = √ 1 / (T 2 — T 1 ) ∫ T 1 T 2 [ f ( t )] 2 904

    Для простых синусоидальных волн (которые имеют одну частоту и обычно используются в расчетах характеристик громкоговорителей) уравнение RMS можно свести к:

    В среднеквадратичное значение = V пик sin (2π футов ) = V пик / √2 ≈ 0.707 В пик

    Используя пик 89,44 В, , который мы вычислили на основе пиковой мощности мощностью 1000 Вт нашего динамика 8 Ом (при допущении синусоидальной волны), мы можем вычислить, что среднеквадратичное значение V равно 63,24 В среднеквадратичное значение .

    Пиковое напряжение и среднеквадратичное значение напряжения показаны на диаграмме ниже:

    Среднеквадратичное значение напряжения 1000 Вт, 8 Ом. Динамик

    . Кроме того, среднеквадратичное значение постоянного напряжения — это просто амплитуда самого постоянного напряжения.Конечно, звуковые сигналы по своей природе являются переменным током, но это может помочь нам понять.

    Мощность, которая, как мы знаем, всегда положительна, не имеет среднеквадратичного значения. Скорее, мы можем вычислить среднюю амплитуду мощности, а не полагаться на какие-либо формулы среднеквадратичного значения.

    Итак, что означает мощность RMS (P rms )?

    Что ж, это должно означать средний предел допустимой мощности в соответствии с максимальным среднеквадратичным напряжением, с которым может справиться динамик.Итак:

    P «среднеквадратичное значение» = P среднеквадратичное значение = V среднеквадратичное значение 2 / R

    В случае нашего примера динамика средняя номинальная мощность будет равна 63,24 В среднеквадратичное значение 2 , деленное на 8 Ом (номинальное сопротивление).

    Это дает нам среднеквадратичную мощность 500 Вт при условии идеального синусоидального сигнала.

    Это легко визуализировать, если просто взглянуть на график, показывающий пиковую мощность:

    Среднюю мощность легко визуализировать, взглянув на график выше.

    Однако, чтобы укрепить наши знания, давайте кратко обсудим мощность и напряжение с точки зрения мощности и основных величин мощности. Что я имею в виду?

    • Величины мощности — это величины, прямо пропорциональные мощности.
    • Величины корня из мощности (иногда называемые величинами поля) — это величины, которые в квадрате пропорциональны мощности в линейных системах.

    Электрическая мощность и акустическая мощность / интенсивность являются величинами мощности, тогда как напряжение, ток и уровень звукового давления (УЗД) являются величинами корня мощности.

    Это помогает объяснить уравнения P = V 2 / R и P = I 2 • R.

    Это также помогает объяснить (если мы чрезмерно упрощаем и рассчитываем среднеквадратичное значение и среднее значение одного и того же), почему средняя «среднеквадратичная» мощность составляет 1/2 пиковой мощности, а «среднее» среднеквадратичное напряжение составляет √ (1/2) пикового напряжения.

    Если мы подставим 1/2 P и √ (1/2) V в уравнение P = V 2 / R, все получится.

    К сожалению, RMS-мощность стала означать количество непрерывной мощности, с которой может справиться динамик.Это технически неверно, но иногда подходит для динамиков.

    «Среднеквадратичное значение» мощности, равное половине пиковой мощности, — это просто расчет, основанный на математике, а не на фактическом рейтинге, основанном на тестировании динамиков.

    Тем не менее, некоторые производители указывают «RMS Power» как предел продолжительной мощности, с которым может работать динамик.


    Средняя допустимая мощность

    Средняя мощность, как мы уже обсуждали, равна квадрату среднеквадратичного значения напряжения, деленного на сопротивление (или импеданс на данной частоте) динамика.

    Он также будет равен среднеквадратичному току, умноженному на действующее значение напряжения (P = I • V).

    P средн. = I среднекв. • V среднекв.

    P средн. = V среднеквадр. 2 / R

    Тем не менее, мощность редко, если вообще когда-либо, дается как «средняя». Скорее, оно дано как несколько сбивающее с толку значение RMS.


    Постоянное управление мощностью

    Непрерывная регулировка мощности (часто называемая неточно «среднеквадратичной мощностью») — это мощность, с которой динамик может комфортно работать в течение длительного периода времени.

    Чтобы получить это значение, производители могут фактически проверить ограничения динамика, пропуская через динамики розовый шум в течение нескольких часов подряд.

    Можно проводить различные тесты, проверяя уровень мощности, который со временем приведет к перегоранию звуковой катушки.

    Упомянутые мною методы тестирования расплывчаты, и в конечном итоге производитель должен изложить процедуру тестирования, чтобы мы могли понять, как они приходят к выводу о спецификации непрерывной мощности.

    Во многих случаях розовый шум, используемый в тесте, будет иметь пик-фактор от 2 до 2,828 (√8). Другими словами, среднеквадратичное значение сигнала розового шума будет между 0,5 и 0,3536 пикового значения.

    Чтобы понять эту разницу, давайте разберемся с коэффициентом амплитуды и децибелами.

    Как мы уже упоминали, розовый шум может иметь различные пик-факторы, но пик-фактор при тестировании обычно равен 2. Для этого объяснения я буду использовать пик-фактор, равный 2.

    Пик-фактор — это параметр формы сигнала, который описывает отношение пиковых значений к эффективному среднеквадратичному значению. Другими словами, коэффициент амплитуды показывает, насколько экстремальны пики сигнала.

    Пик-фактор, равный 1, означает отсутствие пиков, таких как постоянный ток или прямоугольная волна. Более высокие коэффициенты амплитуды указывают на пики и являются обычным явлением для аудиосигналов.

    Итак, сигнал розового шума с пик-фактором 2 будет иметь среднеквадратичное значение напряжения 1/2 (0.5) умноженное на его пиковое значение.

    Сигнал розового шума с пик-фактором √8 будет иметь среднеквадратичное значение напряжения, умноженное на 1 / √8 (~ 0,354) его пикового значения.

    Синусоидальная волна, в качестве другого примера, имеет пик-фактор √2 (~ 1,414) и среднеквадратичное значение напряжения, умноженное на 1 / √2 (~ 0,707) от его пикового значения.

    Коэффициент амплитуды также может быть выражен как отношение пиковой мощности к средней мощности (PAPR). PAPR дается как квадрат амплитуды пика (что дает пиковую мощность ), деленную на квадрат среднеквадратичного значения (что дает среднее значение мощности ).

    PAPR — это просто квадрат коэффициента амплитуды. Однако обычно он выражается в децибелах (дБ).

    При измерении в дБ пик-фактор (C) и отношение мощности к средней мощности (PAPR) равны, поскольку мощность является величиной мощности, а напряжение — величиной корневой мощности. Для справки, вот уравнения:

    C = | V пик | / V среднеквадратичное значение

    C дБ = 20 log 10 (| V пик | / V rms )

    PAPR = | V пик | 2 / V среднеквадратичное значение 2

    PAPR дБ = 10 log 10 (| V пик | 2 / V среднеквадратичное значение 2 ) = C дБ

    Обработка чисел дает нам следующее:

    • PAPR синусоидальной волны (пик-фактор 1.414) = 3 дБ
    • PAPR розового шума (пик-фактор 2) = 6 дБ

    Или, другими словами:

    • Пики синусоидальной волны будут на 3 дБ выше, чем среднеквадратичное значение синусоидальной волны.
    • Пики розового шума будут на 6 дБ выше среднеквадратичного значения розового шума.

    Как мы видим, динамикам будет легче (они будут выделять меньше тепла), создавая розовый шум, чем простые синусоидальные волны с тем же среднеквадратичным уровнем.

    Как правило, номинальная мощность в непрерывном режиме часто составляет около 25% от максимальной допустимой мощности.

    Это связано с тем, что если розовый шум дает PAPR 6 дБ, это означает, что для достижения реального пикового уровня потребуется мощность 6 дБ (увеличение мощности в четыре раза).

    Характеристики постоянной мощности являются наиболее полезными, потому что они дают нам представление о средней мощности, которую мы можем безопасно подавать на динамик в течение длительных периодов времени.

    Таким образом, для нашего теоретического динамика мощностью 1000 Вт с сопротивлением 8 Ом потребляемая непрерывная мощность составит около 250 Вт.


    Программа управления мощностью

    Спецификацию управления мощностью программы можно рассматривать как значение рекомендованной выходной мощности усилителя мощности динамика.

    Рейтинг музыки / программы почти всегда в два раза превышает непрерывный рейтинг. Это более высокий рейтинг, потому что музыка имеет много пиков и провалов и не настолько оскорбительна, как непрерывный сигнал.

    Каждое удвоение мощности дает увеличение на 3 дБ (а каждое уменьшение мощности вдвое дает уменьшение на 3 дБ).

    Таким образом, номинальная мощность в непрерывном режиме (измеренная с розовым шумом, который обычно имеет пик-фактор 2) дает нам (обычно) здоровые 6 дБ ниже пикового значения. Это означает, что мощность составляет около четверти пиковой мощности, так что запас по мощности для усилителя составляет 6 дБ.

    Обычно рекомендуется иметь усилитель, способный поддерживать постоянную номинальную мощность динамика. Однако также важно иметь усилитель, который может правильно воспроизводить пики аудиосигнала.

    Усилитель с удвоенной номинальной мощностью динамика в непрерывном режиме может безопасно управлять динамиком и обычно обрабатывает пики звука без искажений.

    Именно по этой причине спецификация программы часто вдвое (или примерно вдвое) превышает номинальную непрерывную мощность.Опять же, все зависит от того, как производитель проверяет непрерывную работу с питанием и насколько он уверен в рекомендации усилителя.

    Помните, что номинальная мощность программы / музыки не столько связана с ограничениями самого динамика, сколько для того, чтобы помочь пользователю выбрать подходящий усилитель.

    Для информации:

    • Речь, которая обычно усиливается с помощью микрофона и громкоговорителей PA, имеет типичный коэффициент амплитуды и PAPR около 12 дБ.
    • Музыка часто имеет пик-фактор и PAPR около 18 дБ и даже больше для динамической музыки.

    Итак, для нашего теоретического динамика мощностью 1000 Вт с сопротивлением 8 Ом, непрерывная мощность будет около 250 Вт, а программная мощность — около 500 Вт.


    Номинальная мощность

    К сожалению, существует большая путаница и в отношении номинальной мощности. Если производитель использует этот вариант управления мощностью на своем листе, проконсультируйтесь с производителем о том, что они означают.

    В некоторых случаях это просто означает то же самое, что и непрерывное управление мощностью. В других случаях это определяется как половина непрерывного рейтинга.

    Можно найти и другие определения, в том числе следующие:

    • Это максимальная мощность динамика, рассчитанная при его номинальном сопротивлении.
    • Это максимальная теоретическая электрическая мощность, которая передавалась бы от усилителя к динамику, если бы динамик действительно демонстрировал свое номинальное сопротивление.Фактическая электрическая мощность может варьироваться примерно в два раза от номинальной до менее одной десятой.

    Все это еще раз говорит о том, что лучше всего выяснить, как производитель тестирует управление мощностью, чтобы правильно понять спецификацию. К сожалению, управление мощностью на самом деле является плохой характеристикой для использования при сравнении динамика и / или согласовании усилителя с динамиком.


    Громче ли громче динамики с более высокой номинальной мощностью?

    Когда мы видим большую номинальную мощность динамика, мы обычно предполагаем, что динамик будет громким, но действительно ли более высокая номинальная мощность свидетельствует о более громком динамике?

    Что ж, как мы уже упоминали в предыдущем разделе, это зависит от того, какой у нас вариант спецификации мощности.

    Мы можем с уверенностью предположить, что при прочих равных, динамик 250 Вт непрерывного действия будет громче, чем динамик пикового значения 250 Вт.

    Но есть и другие факторы, которые влияют на громкость динамика.

    Прежде чем мы начнем, я хотел бы упомянуть, что громкость — это акустическое и психоакустическое явление, в отличие от электрических факторов, которые мы обсуждали до этого момента.

    Два человека могут воспринимать один и тот же звук по-разному в зависимости от их собственного психоакустического (слухового) профиля и акустики окружающего их пространства.

    Также верно и то, что, хотя электрическая и акустическая мощность являются величинами мощности и напряжения, ток и уровень звукового давления являются основными величинами мощности, воспринимаемая громкость является строго психологической.

    Тем не менее, децибелы все еще могут использоваться для приблизительного определения «громкости» в зависимости от мощности и уровня звукового давления:

    Относительное изменение Величины мощности
    • Электроэнергия
    • Акустическая мощность
    • Интенсивность звука
    Величины основной мощности
    • Уровень звукового давления
    • Напряжение
    • Ток
    Громкость Объем
    (в восприятии)
    +60 дБ 1000000 x 1000 x 64 x
    +50 дБ 100000 x 316 x 32 x
    +40 дБ 10,000 x 100 x 16 x
    +30 дБ 1000 x 31.6 х 8 х
    +20 дБ 100 x 10 x 4 x
    +10 дБ 10 x √10 (~ 3,162) x 2 x
    +6 дБ 4 x √4 (2) x 1,52 x
    +3 дБ 2 x √2 (~ 1,414) x 1,36 x
    0 дБ 1 x 1 x 1 x
    -3 дБ 1/2 (0.5) x 1 / √2 (~ 0,707) x 0,816 x
    -6 дБ 1/4 (0,25) x 1 / √4 (0,5) x 0,660 x
    -10 дБ 1/10 (0,1) x 1 / √10 (0,316) x 1/2 (0,5) x
    -20 дБ 1/100 (0,01) x 0,1 x 1/4 (0,25) x
    -30 дБ 1/1000 (0,001) x 0,0316 x 1/8 (0,125) x
    -40 дБ 1/10 000 (0.0001) x 0,01 x 1/16 (0,0625) x
    -50 дБ 1/100 000 (0,00001) x 0,00316 x 1/32 (0,03125) x
    -60 дБ 1 / 1,000,000 (0,000001) x 0,001 x 1/64 (0,015625) x

    Может быть, это немного не по плану, но более справедливый вопрос мог бы быть:

    Выделяют ли динамики с более высокими значениями номинальной мощности большую акустическую мощность, чем динамики с более низкими значениями номинальной мощности?

    Ответ на этот вопрос, касающийся громкости, «не обязательно».

    Позвольте мне объяснить.

    Возможно, более очевидная причина в том, что акустическая мощность динамика зависит от выходной мощности усилителя.

    Например, если усилитель выдает мощность 100 Вт на динамик мощностью 1000 Вт, а другой усилитель выдает мощность 500 Вт на динамик мощностью 800 Вт, то при прочих равных условиях динамик мощностью 800 Вт будет громче.

    Это может показаться очевидным, но о нем стоит упомянуть.

    Еще одним ключевым фактором при определении выходной акустической мощности динамика является рейтинг чувствительности и, соответственно, рейтинг эффективности.

    Рейтинги чувствительности динамиков измеряют уровень звукового давления динамика на расстоянии одного метра (по оси), когда динамик потребляет 1 Вт мощности.

    Эффективность — это отношение выходной акустической мощности динамика к электрической мощности, потребляемой динамиком.

    Давайте продолжим наши примеры динамиков мощностью 800 и 1000 Вт.

    Допустим, динамик мощностью 1000 Вт имеет рейтинг чувствительности 84 дБ SPL при 1 Вт / 1 м, а динамик 800 Вт имеет рейтинг чувствительности 90 дБ SPL при 1 Вт / 1 м.

    Итак, при любой заданной мощности (в пределах каждого динамика) динамик 800 Вт будет производить на 6 дБ больше звукового давления на расстоянии 1 метра (и на любом расстоянии в этом отношении), чем динамик 1000 Вт.

    Для того, чтобы динамик 84 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м давал такое же SPL на заданном расстоянии (и такой же уровень выходной мощности звука на динамике), что и динамик 90 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м, потребуется 6 дБ дополнительной выгоды.

    Увеличение усиления на 6 дБ — это 4-кратное увеличение мощности усилителя.

    Таким образом, номинальная мощность зависит от максимальной мощности, с которой может справиться динамик, но не обязательно означает, что динамик будет громче.

    При этом динамик мощностью 1000 Вт в паре с соответствующим усилителем, который включен, безусловно, будет звучать громче, чем, скажем, динамик мощностью 100 Вт с подходящим усилителем, который включен. Акустическая система с более низким энергопотреблением просто не сможет работать без сгорания.

    В конечном счете, максимальный уровень звукового давления и чувствительность больше влияют на громкость динамика, чем рейтинги допустимой мощности.


    Инжиниринг или маркетинг?

    Часто мы можем видеть пиковую мощность динамиков. Хотя эта вариация абсолютна, она мало что нам говорит.

    Как мы уже обсуждали, постоянный рейтинг и даже программный рейтинг являются более полезными характеристиками управления мощностью.

    Однако чем больше, тем лучше, поэтому маркетологи часто используют пиковую мощность, чтобы динамик выглядел как лучший выбор.

    Конечно, значения пиковой мощности важны для обеспечения безопасности динамика в экстремальных ситуациях, но можно утверждать, что особенно, когда номинальная пиковая мощность является единственной приведенной номинальной мощностью, спецификация является скорее аргументом в пользу продажи, чем полезным элементом. информация для пользователя.


    Актив. Пассивные динамики

    Хотя активные динамики иногда имеют номинальную мощность, обычно это характеристики пассивных динамиков.

    Это связано с тем, что пассивным динамикам для правильного управления требуются внешние усилители. Мы можем «смешивать и согласовывать» динамики и усилители, поэтому знание ограничений по мощности динамика (и усилителя) важно при принятии решения о согласовании между усилителем и динамиком.

    Активные усилители

    спроектированы со встроенными усилителями, поэтому, хотя их драйверы, безусловно, имеют ограничения по мощности, усилители и драйверы созданы для совместной работы, поэтому номинальная мощность не вызывает беспокойства у пользователя.

    Напомним, что да, активные (и активные) динамики имеют ограничения по мощности, но спецификация по мощности обычно более полезна для пассивных динамиков, которым требуется отдельный усилитель.

    Иногда мы видим характеристики пиковой мощности для активного усилителя как маркетинговые характеристики.


    Имеет ли значение мощность? Что такое рейтинг хорошей управляемости мощности?

    Хотя мощность, безусловно, имеет значение, она не слишком важна, если только мы не планируем использовать динамики с усиленными усилителями.

    Более полезные характеристики, как мы уже обсуждали, включают максимальный уровень звукового давления, чувствительность и эффективность.

    Два динамика с одинаковой номинальной мощностью (допустимой мощностью) могут иметь разные показатели чувствительности и эффективности. Громкоговоритель с более высоким рейтингом чувствительности и эффективности будет производить больше звука при заданной мощности.

    Поскольку оба динамика имеют одинаковую мощность, динамик с более высокой чувствительностью также будет иметь более высокий максимальный уровень звукового давления.

    «Хорошая» оценка мощности зависит от ваших привычек прослушивания и зависит от чувствительности динамика и предполагаемого положения прослушивания.

    Помните, что безопасность прослушивания критически важна для здоровья нашего слуха. Вот таблица, представляющая безопасные уровни прослушивания, рекомендованные NIOSH (Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья) и OSHA (Управление по охране труда):

    Стандарт NIOSH (дБА) Эквивалентный уровень звукового давления (при 1 кГц) Максимальный предел времени воздействия Стандарт OSHA (дБА) Эквивалентный уровень звукового давления (при 1 кГц)
    127 дБ (A) 127 дБ SPL
    44.8 Па
    1 секунда 160 дБ (А) 160 дБ УЗД
    2,00 кПа
    124 дБА 124 дБ УЗД
    31,7 Па
    3 секунды 155 дБА 155 дБ УЗД
    1,12 кПа
    121 дБА 121 дБ УЗД
    22,4 Па
    7 секунд 150 дБА 150 дБ УЗД
    632 Па
    118 дБА 118 дБ SPL
    12.6 Па
    14 секунд 145 дБА 145 дБ УЗД
    356 Па
    115 дБА 115 дБ УЗД
    11,2 Па
    28 секунд 140 дБА 140 дБ УЗД
    200 Па
    112 дБА 112 дБ УЗД
    7,96 Па
    56 секунд 135 дБА 135 дБ УЗД
    112 Па
    109 дБА 109 дБ УЗД
    5.64 Па
    1 минута 52 секунды 130 дБ (А) 130 дБ SPL
    63,2 Па
    106 дБА 106 дБ УЗД
    3,99 Па
    3 минуты 45 секунд 125 дБА 125 дБ УЗД
    35,6 Па
    103 дБА 103 дБ УЗД
    2,83 Па
    7 минут 30 секунд 120 дБА 120 дБ УЗД
    20,0 Па
    100 дБА 100 дБ SPL
    2.00 Па
    15 минут 115 дБА 115 дБ УЗД
    11,2 Па
    97 дБА 97 дБ УЗД
    1,42 Па
    30 минут 110 дБА 110 дБ УЗД
    6,32 Па
    94 дБА 94 дБ УЗД
    1,00 Па
    1 час 105 дБА 105 дБ УЗД
    3,56 Па
    91 дБА 91 дБ SPL
    0.71 Па
    2 часа 100 дБА 100 дБ УЗД
    2,00 Па
    88 дБА 88 дБ УЗД
    0,50 Па
    4 часа 95 дБА 95 дБ УЗД
    1,12 Па
    85 дБА 85 дБ УЗД
    0,36 Па
    8 часов 90 дБА 90 дБ УЗД
    0,63 Па
    82 дБА 82 дБ УЗД
    0,25 Па
    16 часов 85 дБА 85 дБ УЗД
    0.36 Па

    Итак, допустим, нам нужен динамик, который может обеспечить безопасный уровень звукового давления 90 дБ (согласно OSHA, мы можем безопасно слушать 90 дБ в течение 8 часов). Мы хотим слушать говорящего на расстоянии 1 метра.

    • Акустической системе с чувствительностью 90 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м для этого потребуется всего 1 Вт мощности, поэтому любой номинальной продолжительной мощности выше 1 Вт будет достаточно.
    • Акустической системе с чувствительностью 84 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м потребуется усиление +6 дБ для выработки мощности 4 Вт, чтобы это произошло, поэтому любой номинальной продолжительной мощности выше 4 Вт будет достаточно.

    Практически каждый динамик имеет мощность более 4 Вт.

    А теперь что, если бы нам нужен SPL 102 дБ на расстоянии 8 метров от динамика (допустим, мы на очень громком концерте).

    Сейчас мы обычно используем несколько динамиков для достижения этого уровня звукового давления, а не полагаемся на один динамик. Допустим, мы используем 4 одинаковых динамика. Это означает, что выходная акустическая мощность будет в 4 раза больше (+6 дБ), поэтому каждый динамик можно будет уменьшить на 6 дБ, чтобы добиться того же результата.

    Мы должны учитывать падение на 6 дБ при каждом удвоении расстояния. Следовательно, 102 дБ на 8 метрах будет 120 дБ на 1 метре (это помогает в расчетах, которые включают чувствительность).

    Таким образом, каждый динамик должен будет производить 120-6 = 112 дБ на расстоянии 1 метр.

    Для динамика с чувствительностью 90 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м потребуется усиление 22 дБ. Это означает, что для достижения этого уровня каждому динамику потребуется 159 Вт средней мощности (пиковая мощность 317 Вт).Подойдет любой динамик с мощностью выше этих значений (при условии наличия соответствующего усилителя).

    Для динамика с чувствительностью 84 дБ SPL @ 1 Вт / 1 м потребуется усиление 28 дБ. Это означает, что каждому динамику потребуется 631 Вт средней мощности (пиковая мощность 1262). Эти значения невероятно высоки, и вряд ли вы найдете динамик с такими характеристиками, предназначенный для живого звука. Это всего лишь пример.

    Еще раз обратите внимание, что это теоретические примеры, которые помогают проиллюстрировать разнообразие приложений громкоговорителей и то, что составляет субъективно «хорошую» оценку управляемой мощности в громкоговорителе.


    Минимальная номинальная мощность динамиков

    Если динамику требуется большая мощность, он может иметь минимальную номинальную мощность.

    Эта спецификация, как следует из названия, относится к минимальному уровню мощности, необходимому для того, чтобы динамик вообще произвел какой-либо шум.

    Следовательно, для работы с динамиком усилитель должен выдавать мощность, превышающую минимальную номинальную. Этот сценарий редок, если у нас нет больших динамиков и маленьких усилителей.


    Номинальная мощность усилителя

    Усилители

    также имеют номинальную мощность, соответствующую их выходам.

    Обычно эти рейтинги включают следующую информацию:

    • Вариация измерения: , как и мощность динамика, номинальные мощности усилителя могут быть измерены / рассчитаны как пиковая / PMPO, RMS / средняя и другие.
    • Ватт на канал: сколько ватт может быть произведено / потреблено каждым каналом усилителя (каждый канал отправляет один аудиосигнал на один динамик или на несколько динамиков, подключенных последовательно или параллельно).
    • Максимальная выходная мощность на один импеданс: разных динамиков имеют разное сопротивление нагрузки для усилителя. Громкоговоритель обычно обеспечивает большую мощность для снижения сопротивления нагрузки.
    • Частоты и диапазоны частот: конкретные номинальные мощности обычно измеряются на отдельных испытательных частотах или в указанных диапазонах частот.
    • Искажение: точка, в которой усилитель начнет искажать (обычно измеряется в процентах от общего гармонического искажения).

    Влияют ли номинальные мощности усилителя и динамика на качество звука? При прочих равных, разница в мощности или ограничениях выходной мощности не вызовет разницы в качестве звука, если, конечно, эти ограничения не будут превышены в области искажений.

    Какой класс усилителя лучший? У каждого класса усилителей есть свои преимущества и недостатки, и термин «лучший» субъективен. Но объективно:

    • Класс A / B имеет лучшее соотношение цены и качества.
    • Класс D — самый эффективный (самый крутой).
    • Класс A имеет самый чистый звук.

    Импеданс в аудиотехнике

    Марти Макканн

    Несколько лет назад я написал четыре отдельные статьи об импедансе громкоговорителей, которые были опубликованы в различных журналах Peavey Monitor. Понимая, что многие люди, возможно, не читали каждую из статей, я решил еще раз обратиться к теме импеданса в аудио. Это будет подробный технический документ, который начнется с основ, чтобы операторы звуковых систем и технические специалисты могли иметь возможность получить полное представление об основных концепциях импеданса громкоговорителей и их применении.Я также продолжу рассматривать вопрос импеданса, поскольку он применяется к интерфейсу этих электронных компонентов перед усилителем мощности. Чтобы полностью понять работу импеданса, нужно усвоить математические аспекты импеданса и закона Ома. Закон Ома на самом деле довольно прост. Однако у некоторых людей глаза остекленели, когда дело доходит до какой-либо математики. Если вы хотите быть просто роуди в музыкальной индустрии, возможно, вам не нужно понимать закон Ома. Однако, если вы хотите стать лучшим звукорежиссером, вы должны полностью понять принципы, изложенные в этой статье.Вам не обязательно понимать это, чтобы управлять системой, но если вы соединяете компоненты звуковой системы вместе и игнорируете закон Ома, вам суждено буквально расплачиваться за свое невежество кошельком. Так что не позволяйте сопротивлению быть препятствием на пути к вашему успеху.

    ИМПЕДАНС ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ
    Простое определение импеданса — это «противопоставление одного элемента другому». Для аналогии: вы находитесь в комнате и хотели бы выйти из нее, но если бы в дверном проеме стоял 365-фунтовый борец, и он не хотел, чтобы вы проходили через дверь, он бы представлял собой значительно высокий сопротивление.Он мог легко помешать или помешать вам выйти из комнаты. Если, с другой стороны, в дверном проеме стоит какой-нибудь человек намного меньше и легче вас, он не окажет вам большого сопротивления, если вы действительно захотите пройти через этот дверной проем.

    Импеданс громкоговорителя — это его сопротивление току, протекающему от усилителя мощности. Это ток от усилителя мощности, который на самом деле выполняет работу или заставляет звуковую катушку, прикрепленную к бумажному конусу, двигаться вперед и назад в магнитном поле, что заставляет конус громкоговорителя заставлять молекулы воздуха сталкиваться друг с другом. производить то, что мы слышим, как звук.Чем больше тока проходит в звуковой катушке, тем сильнее движется диффузор и выше уровень звукового давления, т.е. тем громче создается звук. Громкоговоритель — это преобразователь или устройство, которое преобразует энергию из одной формы в другую.

    Громкоговоритель принимает электрический ток, производимый усилителем, и преобразует его в акустическую энергию, создавая таким образом явление, которое мы называем звуком. Однако эффективность громкоговорителя далеко не 100%. Электрический ток, который не преобразуется в акустическую энергию, преобразуется в другую форму энергии, известную как тепло.Поскольку импеданс является противодействием протеканию тока, чем выше импеданс громкоговорителя, тем меньше тока протекает от усилителя мощности. Чем ниже импеданс громкоговорителя, тем больше тока будет течь от усилителя. Усилитель мощности вырабатывает энергию в виде напряжения и тока.

    Напряжение аналогично давлению или потенциалу выполнения некоторой работы. Мощность в ваттах представляет собой объем работы, который можно выполнить. Сам по себе потенциал напряжения не производит мощность.Власть вырабатывается только тогда, когда есть ток. Чем больше мощности, тем больше работы можно выполнить.

    Напряжение представляет собой потенциал для создания энергии или выполнения работы, но мощность, необходимая для выполнения работы, не вырабатывается до тех пор, пока не будет протекать значительный ток. Я думаю, что важно понимать последствия, связанные с потреблением мощности от усилителя, когда вы подключаете к выходу различные нагрузки громкоговорителей. По этой причине я собираюсь обсудить взаимосвязь между нагрузкой на громкоговоритель и мощностью, прежде чем проиллюстрировать фактические громкоговорители, включенные последовательно и параллельно.Не паникуйте; это довольно простая математика (умножение и деление).

    Электрическая мощность представляет собой объем работы, выполняемой электрическим давлением (напряжением), действующим на нагрузку или громкоговоритель. Другим термином, используемым для описания этого давления или напряжения в прошлом, была электрическая движущая сила (ЭДС), которая была сокращена до E при математическом представлении напряжения. Электрический ток (I) представляет собой скорость или количество электронов, протекающих в электрической цепи.

    Электрическое давление единицы электродвижущей силы — это форма потенциальной энергии, которая измеряется в вольтах (напряжении), названная в честь графа Алессандро Вольта (1745-1827), итальянского физика и пионера в области электричества.

    Электрический ток измеряется в амперах, назван в честь французского ученого Андре Ампера (1775-1836). Один ампер тока (один ампер) представляет 6,24196 × 10 (до 18-го) электронов, проходящих через заданную точку в электрической цепи за одну секунду.

    Противодействие току, протекающему от усилителя мощности, определяется номинальным импедансом (измеряется в омах) акустической системы. Один Ом — это единица сопротивления, которая ограничивает ток до одного ампера при приложении электрического давления в один вольт.

    Единицей измерения мощности является ватт, названный так в честь Джеймса Ватта (1736-1819), шотландского изобретателя и инженера. Джеймсу Ватту приписывают изобретение парового двигателя, который был первой машиной с автономным приводом.

    ОМ НЕ ЧАНТ!
    Джордж Саймон Ом (1787-1854) был немецким физиком, который количественно определил взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Отряд сопротивления был назван в честь Георгия Ома. Один Ом — это сопротивление, создаваемое потоку тока однородным столбиком ртути 106.3 сантиметра в длину и один квадратный миллиметр в поперечном сечении (масса = 14,4521 грамм) при 32 градусах по Фаренгейту или 0 градусам Цельсия.

    ЗАКОН ОМА
    Фундаментальная формула закона Ома довольно проста: величина тока, протекающего, когда один вольт встречает сопротивление 1 Ом, равна 1 амперам тока. Еще одно простое следствие относительно мощности: 1 Вольт электрического давления (E) умноженный на 1 Ампер протекающего тока (I) равняется 1 Ватту мощности (Вт) или P = IE.

    Величина протекающего тока, измеренная в амперах (амперах), является функцией того, какое полное сопротивление как по постоянному току, так и по импедансу переменного тока громкоговоритель предлагает усилителю. Мощность (P) в ваттах равна напряжению (E), доступному от усилителя мощности, умноженному на величину протекающего тока в амперах (I), или P = I x E. Мощность в ваттах (Вт) также равна напряжение усилителя мощности в квадрате (E x E), деленное на сопротивление (R) громкоговорителя (W = E x E / R). Сопротивление измеряется в омах.

    Когда дело доходит до электрических измерений, гораздо проще измерить потенциал напряжения на резистивной нагрузке, чем измерить ток, протекающий через саму цепь.

    Следовательно, если мы знаем значение сопротивления нагрузки, мы можем вычислить ток, измеряя напряжение и используя две связанные формулы для мощности. Усилитель мощности в технологии звукоусиления по большей части действует как источник постоянного напряжения. Если напряжение источника от усилителя составляет 40 вольт и если у громкоговорителя сопротивление 8 Ом, то (W = E x E / R) 40 вольт, умноженное на 40 вольт, разделенное на 8, равно 1600, разделенное на 8, или 200. ватты мощности.Если бы те же 40 вольт были поданы усилителем на нагрузку громкоговорителя 4 Ом, то у нас было бы 40 умножить на 40, или 1600, разделенное на 4, или 400 Вт мощности.

    W = 402 ÷ 4 = 1600 ÷ 4 = 400 Вт

    W = 402 ÷ 8 = 1600 ÷ 8 = 200 Вт

    Давайте выясним, каким будет ток: P = I x E, поэтому I = P / E; 400 Вт, разделенные на 40 вольт, равняются 10 амперам тока. Электрический потенциал 40 вольт, подаваемый на громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом, дает 5 ампер тока, или I = 200 Вт (P), деленное на 40 вольт (E), равняется 5 амперам тока.

    I = 400 Вт ÷ 40 вольт = 10 ампер

    I = 200 Вт ÷ 40 вольт = 5 ампер

    Электрики используют прибор для непосредственного измерения тока, это тип Амперметр, в котором используется зажим, который помещается вокруг одного проводника в электрической цепи. Это устройство отображает ток в амперах путем измерения поля магнитного потока, создаваемого вокруг проводника. Это магнитное поле прямо пропорционально скорости протекания тока.Он предназначен в первую очередь для считывания переменного тока в системах распределения электроэнергии, поэтому он не очень точен на звуковых частотах выше примерно 400 Гц.

    Гораздо проще обращаться с громкоговорителем как с чистым сопротивлением для расчета простой производимой мощности. Более сложный аспект импеданса заключается в том, что при работе со звуковыми частотами (которые, по существу, чередуются как положительные и отрицательные колебания напряжения, которые заставляют ток чередоваться в его направлении потока внутри звуковой катушки громкоговорителя), фактическое сопротивление сопротивления току поток, предлагаемый динамиком, зависит от частоты.

    Громкоговорители — это не просто пассивные резисторы, выделяющие тепло. Громкоговорители предлагают реактивный компонент в форме индуктивности и емкости, которые представляют собой более сложные формы импеданса. Катушки индуктивности представляют собой катушки из проволоки, которые меньше препятствуют протеканию тока низкой частоты и больше препятствуют протеканию тока высокой частоты. Конденсаторы — это устройства, которые могут поддерживать электрический заряд и оказывать большее сопротивление низким частотам и меньшее сопротивление току на высоких частотах.

    Между фактическими обмотками самого провода звуковой катушки имеется определенная емкость. По этой причине производители громкоговорителей публикуют так называемый номинальный импеданс. Номинальный импеданс можно использовать для расчета мощности, развиваемой в звуковой катушке громкоговорителя, и, таким образом, упростить базовые расчеты мощности громкоговорителя.

    В этом следующем разделе мы покажем простые схемы для представления простых комбинаций противодействия громкоговорителя текущему потоку.

    ЦЕПИ СЕРИИ
    Когда громкоговорители подключаются последовательно, сопротивление или сопротивление току увеличивается, и вырабатывается меньшая мощность. Динамик на 8 Ом и динамик на 8 Ом, соединенные последовательно, обеспечат сопротивление току 16 Ом.

    Сорок вольт, умноженный на 40 вольт, равняется 1600. Шестнадцать сотен, разделенных на 16 Ом, равняются 100 ваттам. Сто ватт, разделенные на 40 вольт, равняются 2,5 амперам тока.

    W = 402 ÷ 16 = 1600 ÷ 16 = 100 Вт
    I = 100 Вт ÷ 40 В = 2.5 ампер

    ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
    Когда громкоговорители подключены параллельно, сопротивление току от усилителя уменьшается, и вырабатывается больше мощности. Два громкоговорителя с сопротивлением 8 Ом, подключенные параллельно, обеспечат сопротивление току 4 Ом. Сорок вольт, умноженный на 40 вольт, равняется 1600. Шестнадцать сотен, разделенных на 4, равняются 400 ваттам. Четыреста ватт, разделенных на 40 болтов, равняются 10 ампер тока.

    W = 402 ÷ 4 = 1600 ÷ 4 = 400 Вт
    I = 400 Вт ÷ 40 В = 10 ампер

    Фактически, каждый громкоговоритель или ответвленная цепь вырабатывает ток 5 ампер.Поскольку есть две параллельные ветви, каждая вырабатывает ток 5 ампер, потому что 40 вольт, умноженное на 40 вольт, разделенное на 8 Ом, равняется 200 ваттам в каждой ветви параллельной цепи, а 200 ватт, разделенным на 40 вольт, равны 5 ампер тока, протекающего для каждого динамика. Пять ампер тока в каждой ветви равны 10 ампер общего тока, протекающего от усилителя мощности. Вт = 402/8 = 1600/8 = 200 Вт. I = 200 Вт / 40 В = 5 ампер x 2 ветви цепи = 10 ампер.

    При работе с громкоговорителями не смешивайте громкоговорители с разным импедансом в одних и тех же корпусах.Они не смогут работать с одинаковыми уровнями мощности и, следовательно, не смогут комбинировать свои акустические выходы для взаимного усиления друг друга.

    Некоторые люди, которые понимают только аспекты постоянного тока импеданса громкоговорителей, пытались обмануть акустическую систему, используя резисторы для балансировки эквивалентной резистивной цепи. Это также ограничивает возможности громкоговорителя по акустическому объединению конструктивным образом, поскольку резисторы не производят звук.

    Следовательно, если вы имеете дело только с громкоговорителями с одинаковым импедансом, то практические правила расчета эквивалентного импеданса нагрузки упрощаются.В последовательных цепях возьмите количество громкоговорителей с одинаковым сопротивлением, включенных последовательно, и умножьте их на их взаимное сопротивление. Четыре последовательных динамика на 8 Ом — это 8 x 4 = 32 Ом.

    402 ÷ 32 = 1600 ÷ 32 = 50 Вт

    В параллельных цепях возьмите такое же сопротивление динамиков, подключенных параллельно, и разделите это сопротивление на количество динамиков, размещенных параллельно, чтобы получить результирующее сопротивление, которое усилитель увидит.

    СЕРИИ / ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ
    Когда громкоговорители подключаются последовательно / параллельно, противодействие току определяется результирующим импедансом, который видит усилитель.Две параллельные ветви цепи, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных динамиков с сопротивлением 8 Ом, при параллельном соединении становятся двумя ветвями схемы с сопротивлением 16 Ом, и усилитель будет испытывать нагрузку 8 Ом.

    W = 402? 8 = 1600? 8 = 200 Вт
    I = 200 Вт? 40 вольт = 5 ампер = 2,5 ампер на параллельную ветвь

    Я попытался сделать это объяснение импеданса информативным, в то же время охватывая основные правила, регулирующие мощность, генерируемую усилителем. При обсуждении технического предмета, такого как импеданс, необходимо использовать математику, чтобы проиллюстрировать взаимосвязь между напряжением, током, импедансом и результирующей мощностью, производимой в цепи.Я понимаю, что многим не нравится математика. Вам не нужна математика, если вы собираетесь быть просто роуди или сценическим техником, но если вы хотите по-настоящему понять, как работает звуковое оборудование, вы должны принять тот факт, что математика работает. Если вы хотите проектировать системы и определять оборудование, вам необходимо разбираться в математике.

    Если вы теперь понимаете взаимосвязь нагрузки динамика с производимой мощностью, вы можете подумать, что чем ниже импеданс нагрузки динамика, тем больше тока будет протекать и максимальная мощность будет производиться усилителем.Однако в действительности усилитель может развить только такой большой ток, протекающий от своего выходного каскада, до точки, в которой будет достигнут максимальный выходной ток шалфея.

    Вот почему усилители имеют предел номинального минимального сопротивления нагрузки, то есть они могут развивать свою максимальную безопасную мощность только при номинальном минимальном сопротивлении нагрузки.

    Если бы усилителю было позволено производить ток, превышающий требуемую номинальную мощность, он сам разрушился бы. Выходные устройства выйдут из строя из-за избыточного тепла, выделяемого в транзисторах.Чем больше тока течет в цепи, тем горячее становится проводник; это также относится к транзисторам, усиливающим сигнал. Вот почему большинство усилителей мощности сегодня начинают ограничивать ток, чтобы защитить себя, когда нагрузка громкоговорителя становится ниже минимального номинального сопротивления нагрузки.

    Громкоговорители также имеют минимальный импеданс, который даже ниже номинального импеданса, указанного производителем. Фактический импеданс зависит от частоты, и именно по этой причине многие производители публикуют диаграммы импеданса, которые показывают, на какой частоте импеданс является минимальным.

    ИМПЕДАНС


    Примеры кривых импеданса

    Обратите внимание, что минимальное сопротивление ниже номинального.

    Некоторые люди, которые проверяют сопротивление громкоговорителя постоянному току с помощью вольт-омметра (ВОМ), сбиваются с толку, потому что сопротивление громкоговорителя постоянному току намного ниже заявленного номинального импеданса. Помните, что аудиосигналы меняются в направлении тока (переменного тока). Типичное измерение сопротивления постоянному току может быть на 20% ниже номинального значения импеданса.

    ПОЛЯРНОСТЬ Громкоговорителей
    Я еще не обсуждал электрическую полярность динамика. Большинство производителей громкоговорителей выпускают громкоговорители, которые выходят из строя, когда на красной клемме присутствует положительное опорное напряжение. Все наши громкоговорители Scorpion и Black Widow реагируют на положительное напряжение на красном выводе движением вперед.

    Правильная разводка громкоговорителей с учетом полярности показана ниже:

    Для вашей информации, если вы не знаете об этом, по крайней мере, громкоговорители одного производителя подключаются, когда на их красном выводе присутствует положительное опорное напряжение.В системах громкоговорителей этих производителей провода громкоговорителей перевернуты, чтобы разместить низкочастотные или конические громкоговорители «синфазно» с их компрессионными драйверами, установленными на их высокочастотных рупорах. Их драйверы сжатия имеют то, что считается нормальной полярностью — они выдвигаются, когда на их красном выводе появляется положительное напряжение.

    Этот факт о полярности очень важен при установке громкоговорителя одного производителя в систему вместе с компонентами другого производителя, например, при добавлении сабвуфера.Вы должны убедиться, что положительное напряжение, приложенное к положительному проводу динамика, действительно приведет к его выдвижению.

    Этого можно добиться с помощью простой 9-вольтовой транзисторной батареи радиоприемника. Положив положительный полюс батареи на положительный провод динамика, а отрицательный — на отрицательный провод динамика, динамик должен ВЫКЛЮЧИТЬСЯ. Если динамик перемещается внутрь, необходимо поменять местами провода либо на самом громкоговорителе, либо на входном гнезде, либо на выходных клеммах усилителя мощности.

    Причина разницы в направлении движения конуса громкоговорителя заключается в том, что некоторые громкоговорители имеют противоположную магнитную полярность. Если вы попытаетесь соединить два одинаковых типа громкоговорителей вместе, где магниты расположены спиной к спине, они будут отталкивать друг друга. Если, с другой стороны, вы возьмете Black Widow и JBL и поместите их заднюю пластину на заднюю пластину, они будут притягиваться друг к другу, и их будет трудно разобрать. Если вы измените магнитную полярность электромагнитной системы, вы также измените ее электрическую полярность.Это противоположные стороны одной медали.

    Поскольку я затронул тему магнитной / электрической полярности, позвольте мне рассказать вам об одной ситуации, которую я испытал несколько раз за свои двадцать семь лет активного участия в аудио. Если магнит или конструкцию двигателя случайно перевернули в намагничивающем устройстве, он будет заряжен с противоположной магнитной полярностью. Затем этот динамик можно поместить в систему с другими аналогичными динамиками, но он будет двигаться напротив них, из-за чего система динамиков будет звучать тонко.Цветовая кодировка проводки может показаться правильной, но виновата неправильная намагниченность конструкции двигателя.

    При подключении громкоговорителей необходимо правильно ориентировать провода. В последовательной схеме соединение между громкоговорителями всегда осуществляется между противоположными клеммами, то есть от + красного к — черному или наоборот (от — черного к + красному). В параллельных цепях мы всегда соединяем черный с черным (- с -) и красный с красным (+ с +).

    У нас есть пара низкочастотных корпусов в линейке Peavey, в которых используется то, что мы называем трансаксиальной техникой загрузки громкоговорителей.Один динамик обращен внутрь, а другой — нормально. Эти два динамика не находятся на противоположных сторонах одной и той же перегородки. Есть две отдельные перегородки, которые смещены, чтобы позволить акустическим центрам двух противоположно расположенных громкоговорителей находиться в одной плоскости. В этом приложении полярность обращенного назад динамика изменена. Поскольку динамик обращен назад, обратная полярность приводит к тому, что два динамика акустически синфазны, то есть оба движутся в одном направлении одновременно.

    Существует разница между громкоговорителями, которые ПРОИЗВОДИВАЮТ музыку (громкоговорители с гитарным усилителем) и громкоговорителями, которые ВОСПРОИЗВОДИВАЮТ музыку (громкоговорители с усилением звука). Громкоговорители гитарного усилителя на самом деле озвучены или спроектированы так, чтобы иметь «мягкий» конусный разрыв, который некоторые инженеры-преобразователи называют конусным криком. Разрушение конуса происходит на определенных резонансных частотах, когда конус перестает двигаться как один линейный поршень, а движется сегментами. Громкоговоритель с усилением звука должен быть спроектирован таким образом, чтобы свести к минимуму все режимы разрыва диффузора и, таким образом, работать как можно более линейно.

    Допускается подключение громкоговорителей гитарного усилителя последовательно и параллельно. В гитарных усилителях коэффициент демпфирования усилителя мощности намеренно поддерживается низким. Динамик плохо контролируется и не демпфируется, и, по сути, он вертится, но это часть звука.

    Однако громкоговорители с усилением звука НЕ ​​следует подключать последовательно. Они могут быть подключены параллельно, но они должны быть подключены таким образом, чтобы у каждого динамика были свои два вывода, подключенных параллельно на выходе усилителя мощности.Некоторые люди пренебрегают этим, потому что неудобно прокладывать отдельные линии динамиков для каждого преобразователя.

    Более плотные, резкие и прозрачные линии бас-барабана и баса получатся, если динамики индивидуально подключены параллельно к выходным клеммам усилителя мощности. Сильный бас означает контроль динамика или высокий коэффициент демпфирования. Подробнее об этом позже.

    Громкоговорители с усилением звука могут быть подключены параллельно, но не внутри корпуса громкоговорителя.Каждый громкоговоритель должен иметь свой собственный набор проводов громкоговорителей, которые могут быть подключены параллельно на выходе усилителя мощности. Большинство акустических систем имеют параллельные входные гнезда на корпусе. Если бы мы не включили их, как это сделали другие производители, какой-нибудь продавец, не знающий ничего лучшего, использовал бы это против нас, чтобы продать другой продукт. Подробнее об этом позже.

    Двигаясь дальше, у меня есть еще больше информации, которая поможет вам понять импеданс. Мы должны учиться на чужих ошибках, чтобы нам не приходилось их повторять.Несколько лет назад, работая над некоторыми проектами в Африке, я столкнулся с техническим специалистом, который не понимал разницы между сопротивлением постоянному току и импедансом переменного тока. Ранее мы заявляли, что простое определение импеданса — это «противопоставление одного объекта другому». Я также сказал, что сопротивление было другим и более сложным, чем сопротивление постоянному току (или противодействие постоянному току), потому что сопротивление постоянному току постоянно. Импеданс варьируется в зависимости от частоты сигнала.

    Сопротивление постоянному току равно падению напряжения (давлению) на измеряемом устройстве, деленному на ток (количество электронов), проходящий через устройство.Сопротивление постоянному току довольно просто. Имея дело с противодействием протеканию тока, предлагаемым компонентами в электрической цепи, которая содержит изменяющиеся электрические циклы звуковых частот, противодействие протеканию тока известно как более сложный импеданс.

    Есть несколько различных типов импеданса. Ниже приведены некоторые определения импеданса из Словаря научных и технических терминов МакГроу-Хилла:

    ИМПЕДАНС: (PHYS) 1. Отношение синусоидально изменяющейся величины ко второй величине, которая измеряет реакцию физического система к первому, оба рассматриваются в сложных обозначениях; примерами являются электрический импеданс, акустический импеданс и механический импеданс.Также известен как комплексный импеданс. 2. Отношение наибольшей величины второй величины, которая измеряет реакцию физической системы на первую; равна величине количества в первом определении.

    ЭЛЕКТРОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ: Также известно как импеданс. (ELEC) 1. Полное сопротивление, которое цепь представляет переменному току, равное комплексному отношению напряжения к току в комплексной записи. Также известен как комплексный импеданс. 2. Отношение максимального напряжения в цепи переменного тока к максимальному току; равна величине количества в первом определении.

    АКУСТИЧЕСКОЕ ИМПЕДАНС: (ACOUS) Комплексное отношение звукового давления на заданной поверхности к звуковому потоку через эту поверхность, выраженное в акустических омах.

    МЕХАНИЧЕСКИЙ ИМПЕДАНС: (MECH) Комплексное отношение вектора, представляющего синусоидально изменяющуюся силу, приложенную к системе, к вектору, представляющему скорость точки в системе.

    Если вы найдете эти определения ясными, как чашка колумбийского кофе, или если вы чувствуете, как будто вы были умственно сбиты с толку вектором «Звездного пути»; читай дальше.Возможно, мои дальнейшие пояснения помогут вам лучше понять. Мы говорили вам, что они назвали это комплексным импедансом.

    Противодействие протеканию электрического тока принимает две формы: пассивное сопротивление (которое выделяет тепло) и активная реакция, когда в цепи присутствует емкость или индуктивность. Противодействие, создаваемое емкостью или индуктивностью, называется реактивным сопротивлением.

    Конденсатор состоит из двух электрических проводников, разделенных диэлектриком или чем-то еще, что поддерживает или накапливает электрический заряд.Сам воздух может поддерживать электрический заряд и, как говорят, имеет диэлектрическую проницаемость, равную единице. Говорят, что конденсатор обладает емкостным реактивным сопротивлением или сопротивлением (импедансом) протеканию тока. Конденсатор блокирует постоянный ток (DC) и накапливает заряд, но для переменного тока (AC) конденсатор имеет сильное сопротивление току на низких частотах и ​​низкое сопротивление на высоких частотах. Когда переменный ток встречает конденсатор, напряжение отстает от тока.

    Катушка индуктивности представляет собой катушку с проводом, которая обеспечивает сильное сопротивление току на высоких частотах и ​​низкое сопротивление на низких частотах.Когда переменный ток встречает индуктор, ток отстает от напряжения, потому что индуктивность — это элемент схемы, который противодействует изменениям тока.

    Вот аналогия импеданса в физическом мире. Вы загрузили колесную тележку землей, и теперь вы должны переместить полезный груз. Когда вы беретесь за ручки тележки, вес оказывает сопротивление. Однако, поскольку ручки взаимодействуют с колесом и осью, образуя своего рода наклонную плоскость (рычаг), сопротивление меньше фактического веса.Чтобы привести тележку в движение, вы должны приложить еще большую силу, но масса (реальный вес грязи) предлагает инерцию или противодействие приложенной силе (индуктивное реактивное сопротивление). Теперь представьте, что вы переместили полезную нагрузку в предполагаемое место и теперь должны остановить поступательное движение тележки. Но теперь противодействие замедлению выражается в виде импульса или запасенной энергии в фактическом движении колесной тележки (емкостное реактивное сопротивление).

    В случае наших громкоговорителей их сопротивление току от усилителя мощности является их импедансом.Звуковые электрические сигналы — это электрические аналоги или представления положительных и отрицательных колебаний давления воздуха, которые были преобразованы в положительные и отрицательные колебания напряжения. Этот флуктуирующий электрический сигнал, представляющий колебания воздуха или звука, по самой своей природе является переменным током или переменным током (то есть направление потока тока изменяется напрямую с количеством воспроизводимых звуковых циклов в секунду).

    Громкоговорители фактически имеют три формы импеданса.Во-первых, это электрическое сопротивление усилителя мощности, описанного выше. Второй — это механический импеданс громкоговорителя, который учитывается при проектировании корпуса громкоговорителя. В-третьих, это импеданс воздуха или акустический импеданс, с которым сталкивается комбинированный громкоговоритель / корпус.

    Сам воздух, который является средой, через которую мы передаем звук в виде колебаний давления, имеет импеданс (среда передачи противодействует колебаниям молекул воздуха).Громкоговоритель — это преобразователь, который преобразует энергию из одной формы в другую. Громкоговоритель преобразует электрическую энергию в акустическую энергию или звук, который мы знаем.

    Обычный громкоговоритель довольно неэффективен, поскольку большая часть производимой энергии находится в форме тепла, выделяемого в звуковой катушке динамика. Громкоговорители, предназначенные для использования в качестве прямых излучателей, имеют КПД от 0,25% до 4%, что означает, что более 96% энергии теряется в виде тепла и не преобразуется в звук или акустическую энергию.Громкоговорители действительно лучше обогревают помещения, чем электрические преобразователи в акустические.

    Есть способы несколько повысить эффективность базового громкоговорителя, а именно использовать своего рода трансформатор, чтобы соединить его с акустической средой. Многие из вас уже знают об электрических трансформаторах, которые могут изолировать (соотношение 1: 1), повышать (1:10) или понижать (10: 1) электрические сигналы. Отношение представляет собой отношение количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки.Помимо развязки и повышения или понижения напряжений, трансформатор может согласовывать импедансы: то есть источник с очень высоким импедансом может быть соединен с нагрузкой с низким импедансом через понижающий трансформатор (высокое отношение к низкому числу витков). Источник, подключенный к первичной обмотке трансформатора, теперь воспринимает высокое отношение витков как полное сопротивление нагрузки, в то время как более низкое отношение витков вторичной обмотки рассматривает устройство, подключенное к вторичной обмотке трансформатора, как фактическое сопротивление нагрузки.

    В преобразователях громкоговорителей мы используем рупор в качестве трансформатора.Рупор соединяет или сопоставляет громкоговоритель с воздухом таким образом, что эффективность громкоговорителя как системы увеличивается (т. Е. С одним ваттом мощности, поступающей на громкоговоритель, звуковое давление на оси рупора будет больше. , потому что вся акустическая энергия, излучаемая громкоговорителем, фокусируется рупором). Поскольку акустический сигнал, производимый громкоговорителем, теперь ограничен стенками рупора, говорят, что громкоговоритель нагружен рупором. Рупор обеспечивает акустическое сопротивление громкоговорителю, и, как трансформатор, рупор изменяет импеданс, воспринимаемый усилителем-источником.В этом случае наш усилитель фактически видит несколько более высокий импеданс или сопротивление току, чем динамик, если бы он был напрямую подключен к самому воздуху.

    КОГДА ЧЕТЫРЕ ОМА — НЕ ЧЕТЫРЕ ОМА
    В нашей линейке продуктов есть корпус, который мы производим в течение двадцати лет, который называется корпусом для низких частот FH-1. В этом корпусе мы используем громкоговоритель на 4 Ом; однако до тех пор, пока корпус работает с частотой выше предельной частоты 60 Гц, фактическое полное сопротивление нагрузки, которое видит усилитель мощности, составляет номинально восемь Ом.Точно так же мы используем громкоговоритель на 4 Ом в рупоре среднего баса в корпусах громкоговорителей HDH-4 и HDH-1. Пока эти рупоры работают с частотой выше 300 Гц, мидбас корпуса будет иметь нагрузку на усилитель в восемь Ом.

    Механическая нагрузка на громкоговоритель со стороны рупора вызывает преобразование импеданса, поэтому усилитель видит сопротивление нагрузки 8 Ом в рабочей полосе пропускания рупора. Я упоминаю рабочую полосу пропускания рупора, потому что, если вы задействуете любой рупор ниже его порогового значения (точка понижения -3 дБ на низкочастотной части его кривой отклика), драйвер вернется к своему первоначальному более низкому импедансу.Пока вы отправляете нагруженные рупором частоты корпуса выше порогового значения, система будет предлагать более высокое сопротивление нагрузки усилителю мощности.

    Сопротивление постоянному току громкоговорителей, описанных выше, составляет от 3,2 до 3,8 Ом. Установка громкоговорителя на рупор не меняет сопротивления постоянному току, но усилитель мощности, управляющий этим рупором, будет видеть сопротивление нагрузки, более чем в два раза превышающее номинальное сопротивление отдельного громкоговорителя в четыре Ом. Надеюсь, некоторые из нас теперь понимают, как громкоговоритель на 4 Ом может превратиться в громкоговоритель на 8 Ом при установке на правильно спроектированный рупор.

    Ранее я упоминал о ситуации, обнаруженной мной в Африке, когда технический специалист имел базовое представление об импедансе, но не понимал, как нагрузка на рупор может изменить импеданс громкоговорителя. Раньше у нас был низкочастотный корпус под названием FH-2. В этом корпусе было два громкоговорителя по 4 Ом, подключенные параллельно внутри сложенного рупора. Поскольку каждый громкоговоритель был нагружен рупором, отдельные громкоговорители были механически увеличены до восьми Ом. Таким образом, параллельно два эквивалентных динамика с сопротивлением 8 Ом обеспечивают нагрузку на усилитель в 4 Ом при работе в обозначенной полосе частот 60–400 Гц.

    Техник подумал, что он прав, и что, возможно, производитель пошутил. Поэтому он подключил последовательно, как он думал, два громкоговорителя по четыре Ом, думая, что тогда у него есть нагрузка в восемь Ом для усилителя мощности. Однако, поскольку это были громкоговорители с рупорной нагрузкой, он фактически заменил корпус с сопротивлением 4 Ом на корпус с сопротивлением 16 Ом. Он сменил их с двух рупорных динамиков на восемь Ом, которые микшировались параллельно, на два динамика по восемь Ом, соединенных последовательно, которые теперь обеспечивали нагрузку шестнадцать Ом для его усилителя CS-800.Таким образом, вместо того, чтобы CS-800 вырабатывал 400 Вт на 4 Ом (200 на каждую колонку), она производила только 100 Вт (50 Вт на каждую колонку). Теперь он не только потерял 6 дБ в звуковом давлении, но и полностью лишил усилитель мощности демпфирования или управления, снизив его потенциальный коэффициент демпфирования с 200 до 0,5. Подробнее о коэффициенте демпфирования позже.

    Возможно, теперь, когда у вас есть более глубокое понимание комплексного импеданса, вы также можете согласиться с тем, что, когда дезинформированные люди пытаются «не подумать» о производителе акустической системы, они чаще всего сталкиваются с собственной ногой, задавленной колесом, которым они являются. пытаясь изобретать заново.

    Я упомянул, что громкоговорители не следует подключать последовательно для звукоусиления. И было нормально подключать их параллельно, но чтобы каждый из них имел свою собственную пару выводов кабеля динамика и был подключен параллельно к выходным клеммам усилителя мощности. Это профессиональный способ параллельного подключения громкоговорителей. Все громкоговорители генерируют обратное напряжение из-за движения звуковой катушки в магнитном поле зазора звуковой катушки. Это называется обратной ЭДС или обратной электродвижущей силой.

    Сэр Иссак Ньютон сказал, что на каждое действие есть равная и противоположная реакция. Если вы возьмете пятнадцатидюймовый громкоговоритель Black Widow, подключите его клемму ко входу осциллографа и резко ударит по конусу ладонью руки, вы можете вызвать отображение напряжения на осциллографе выше 80 вольт от пика до пиковое, 40 вольт пиковое или около 28 вольт RMS.

    Если два динамика подключены параллельно внутри корпуса на расстоянии от усилителя мощности, каждый динамик создает обратную ЭДС, которая вызывает подавление низких частот, поскольку эти напряжения не совпадают по фазе с входящим сигналом.Когда два динамика подключены параллельно к выходным клеммам усилителя мощности, очень низкий внутренний выходной импеданс (полное сопротивление источника) усилителя (обычно 0,02 Ом) действует как шунт или близкое к короткому замыканию на напряжения обратной ЭДС.

    ГОТОВЫ БОЛЬШЕ?
    Я уже упоминал о коэффициенте демпфирования ранее и хотел подождать, пока не обсуду полное сопротивление источника, прежде чем я расскажу о нем более подробно.

    ИСТОЧНИК ИМПЕДАНС
    До сих пор я говорил об импедансах, обеспечиваемых нагрузкой громкоговорителя на усилитель.Импеданс нагрузки громкоговорителя часто называют выходным сопротивлением усилителя; однако правильнее называть это сопротивлением нагрузки усилителя. Это связано с тем, что усилители имеют внутренний выход или «полное сопротивление источника».

    Отношение импеданса источника к импедансу нагрузки — это номинальный коэффициент демпфирования усилителя. Коэффициент демпфирования можно получить, разделив сопротивление нагрузки громкоговорителя на внутренний выход или полное сопротивление источника усилителя мощности.Типичное полное сопротивление источника усилителя мощности составляет 0,02 Ом. Если бы я разделил нагрузку на динамик 8 Ом на 0,02 Ом, у меня был бы коэффициент демпфирования 400.

    Как вы можете видеть, импеданс нагрузки влияет на коэффициент демпфирования усилителя. Тот же усилитель имел бы коэффициент затухания 200 при нагрузке 4 Ом (4 / 0,02 = 200).

    Коэффициент демпфирования — это способность усилителя управлять нагрузкой на громкоговоритель. Еще одно слово для обозначения контроля — регулирование. Управление нагрузкой зависит от возможности регулирования нагрузки усилителем мощности.Если у вас есть точная шкала в милливольтах на цифровом вольтметре, вы можете рассчитать процент регулирования, измерив выходное напряжение усилителя без нагрузки (разомкнутая цепь), затем поместите значение сопротивления нагрузки на выход усилителя и измерьте напряжение. Выпадет очень небольшая сумма.

    Если вы затем возьмете напряжение холостого хода и вычтете из него напряжение полной нагрузки, а затем разделите это число на напряжение полной нагрузки, вы рассчитаете процент регулирования этого усилителя.Если вы теперь возьмете обратное значение этого процента регулирования, у вас будет номинальное значение коэффициента демпфирования этого усилителя в это значение нагрузки.

    NLv — FLv / FLv =% Регулировка

    1 /% Регулировка = коэффициент демпфирования

    или DF = 1 / (NLv — FLv / Flv)

    Примечание: вы не можете реально измерить коэффициент демпфирования на полной мощности, потому что это усилитель не сможет поддерживать свою регулировку, но в качестве примера предположим, что вы измеряете CS-800X на нагрузке 8 Ом с запасом прочности 6 дБ.Напряжение холостого хода (NL) измеряется на уровне 20 вольт, вы устанавливаете в цепь нагрузку 8 Ом (вам лучше использовать фиктивную нагрузку, иначе громкоговоритель будет ужасно громким), затем вы измеряете напряжение (FL) 19,95 вольт, ваша математика теперь будет:

    20 — 19,95 = 0,05 / 19,95 = 0,0025

    % регулирования будет 0,25%

    Обратное значение 0,0025 = 1 / 0,0025 = 400

    DF = 400

    Импеданс источника (Z источник) будет рассчитываться путем инверсии предыдущей формулы для коэффициента демпфирования (DF = Z Load / Z Source) теперь будет:

    Z Load / DF = Z Source или

    8/400 = 0.02 Ом Импеданс источника

    Вот, дамы и господа, и есть коэффициент затухания. Помните, что сопротивление нагрузки влияет на способность усилителя управлять нагрузкой. Мы все слышали, что профессиональный метод подключения кабелей громкоговорителей в аудиосистеме заключается в использовании кабеля большого сечения и максимально короткой трассы кабеля. Потери в кабелях громкоговорителей возникают из-за трения или тепла, вызванного высоким уровнем протекания электронного тока. Большинство производителей предоставляют американский калибр проводов (AWG) ## 18 длиной 25 футов в качестве стандартного кабеля для громкоговорителей.Но электроны текут туда-сюда по 50-футовой цепи. Сам провод динамика препятствует прохождению тока, потому что он имеет значение сопротивления.

    Давайте рассмотрим пример громкоговорителя на 8 Ом, подключенного непосредственно к выходным клеммам усилителя мощности:

    102 ÷ 8 = 100 ÷ 8 = 12,5 Вт

    Теперь предположим, что у нас очень плохой звук. и подключить громкоговоритель на конце 153,6 фута медного провода №18 калибра. Провод AWG ## 18 имеет сопротивление 6.51 Ом на 1000 футов (1000 / 6,51 = 153,60), что означает, что 153,6 фута медного провода №18 будут иметь сопротивление 1 Ом. Поскольку провод громкоговорителя состоит из двух проводов, на самом деле было бы сопротивление 2 Ом последовательно с громкоговорителем 8 Ом, подключенным через 153,6 фута двухжильного медного провода AWG ## 18. Теперь наш усилитель мощности смотрит на нагрузку и видит сопротивление провода 2 Ом последовательно с импедансом громкоговорителя 8 Ом. Таким образом, теперь нагрузка составляет 10 Ом вместо 8 Ом.


    102 ÷ 10 = 100 ÷ 10 = 10 Вт

    На первый взгляд вы можете сказать, что проигрываете только 2.5 Вт (это 20% потери мощности). Однако на самом деле вы теряете 36% мощности. Из 10 ватт, производимых сейчас усилителем, 2 ватт рассеивается в проводе, в то время как только 8 ватт попадает на громкоговоритель.

    Если вы думаете, что это не круто, давайте посмотрим, как это повлияет на способность усилителя контролировать или ослаблять нагрузку на громкоговоритель. Громкоговоритель фактически видит сопротивление провода 2 Ом последовательно с внутренним выходом усилителя или сопротивлением источника. Таким образом, вместо коэффициента демпфирования 400 у вас будет:

    DF = Load Z / Source Z

    DF = 8 Ом / (.02 + 2 Ом) = 8 / 2,02 = 3,96 DF

    Мы начали с потенциального коэффициента демпфирования 400 и из-за неудачного выбора 153,6 фута провода мы лишили усилитель способности демпфировать или управлять нагрузкой на громкоговоритель. Теперь вы понимаете, почему знающие люди прибегают к профессиональному методу размещения усилителя мощности как можно ближе к акустической системе, а затем используют провод самого толстого сечения, который подходит к разъему громкоговорителя. Если вы этого не делали, вам нужно начать, так как вы больше не игнорируете важность коэффициента демпфирования.

    Прежде чем отказаться от коэффициента демпфирования, я хотел бы сделать еще одно замечание. В приведенном выше примере я заявил, что полное сопротивление источника CS-800X составляет 0,02 Ом; следовательно, DF был 400 при работе нагрузки 8 Ом. Что ж, я обычно не продвигаю продукты в газете, предназначенной для просвещения клиентов, но я просто должен сделать исключение. Начиная с недавно представленной модели усилителя мощности CS-800S, мы включили в него схему (на которую подана заявка на патент), которая автоматически поддерживает высокий коэффициент демпфирования.Это действительно гениальная и простая схема, которую придумал наш руководитель аналоговой техники Джек Сондермейер.

    Существует схема, которая измеряет небольшое изменение выходного напряжения при изменении импеданса нагрузки, и через сеть обратной связи схема поддерживает постоянное выходное напряжение, поскольку напряжение не увеличивается и не уменьшается с изменением импеданса нагрузки. Вы можете почти думать об этом как об отрицательном импедансе источника, поэтому коэффициент демпфирования остается высоким. На него по-прежнему влияет сопротивление в проводе, поэтому вам все равно будет разумно практиковать профессиональный метод коротких пробегов и усиленных проводов громкоговорителей.Усилители CS-800S, выпускаемые с нашей производственной линии в Пиви, постоянно имеют пеленгаторную глубину более 2000, и это только потому, что это максимальное значение, которое наша система может измерить.

    МЫ ЕЩЕ НЕ СДЕЛАНО!
    Эта статья посвящена импедансу, и в ходе ее развертывания я перешел к импедансу источника и использовал его как средство объяснения коэффициента затухания. Импеданс источника также применяется, когда вы подключаете компоненты в аудиосистеме. Что касается громкоговорителей, мы пытаемся согласовать сопротивление нагрузки громкоговорителя с выходом усилителя мощности для получения максимальной мощности.Когда мы только пытаемся передать сигнал от одного устройства к другому в звуковой цепи, мы не пытаемся выполнить какую-либо работу, поэтому мы не пытаемся произвести значительные уровни тока. Мы просто пытаемся передать или передать звуковой сигнал. Конечно, есть ток, конечно, ток, поскольку электроны движутся вперед и назад, но цель состоит в том, чтобы передать сигнал в виде напряжения, а не производить высокие уровни тока и мощности. Однако каждый сигнальный процессор перед усилителем мощности воспринимает входное сопротивление следующего устройства как нагрузку на его выходе.

    Несколько лет назад, в юрский период аудио, они пытались передать аудиосигнал на нагрузку 600 Ом. Сегодня это уже не действует. Типичное входное сопротивление современного усилителя мощности составляет 20 000 Ом или 20 кОм. Однако внутреннее выходное сопротивление (источник Z) аудиоустройств может составлять от 50 Ом до 2000 Ом. Чтобы передавать сигнал без значительных отклонений в уровне и частотной характеристике, соотношение между источником Z и нагрузкой Z должно составлять 10: 1; некоторые люди принимают соотношение 7: 1, но я придерживаюсь соотношения 10: 1.

    Импеданс источника часто упускается из виду неквалифицированным оператором звуковой системы. Невежество может быть блаженством, но укусы за спину неприятны. Существует множество сигнальных процессоров, эквалайзеров и кроссоверов, которые адекватно работают в определенных приложениях, но эти же устройства могут вызвать множество проблем, когда сопротивление источника к нагрузке уменьшается.

    Лучший и первый пример, который я собираюсь использовать, — это соединение нескольких усилителей мощности в более крупных системах.Существует ограничение на количество параллельных входов усилителя мощности. Предел определяется импедансом источника на выходе микшера, эквалайзера или электронного кроссовера.

    Используя математику, связанную с законом Ома, мы можем вычислить, каким будет полное сопротивление нагрузки при параллельном подключении входов усилителя мощности. Два входа по 20 000 Ом, включенные параллельно, становятся нагрузкой 10 000 Ом для источника сигнала. Разделив вход Z на количество усилителей, входы которых параллельны, получим результирующую нагрузку Z, которую видит источник сигнала.Таким образом, десять усилителей мощности с их параллельными входами будут иметь 20 000 Ом, разделенные на 10, или 2 000 Ом.

    Это означает, что если бы внутренний выход или импеданс источника сигнала составлял 200 Ом, мы могли бы успешно передать электрический аудиосигнал без проблем. Но если бы у Source Z было 330 Ом, мы были бы ниже заявленного соотношения Z 10: 1.

    В крупномасштабном профессиональном аудио очень важно учитывать способность продуктов управлять длинными линиями и / или нагрузками, которые представляют собой несколько параллельных сопротивлений.Существует множество микшеров, эквалайзеров и кроссоверов, которые имеют экономичную цену и отлично работают в некоторых простых приложениях. Однако эти продукты могут создавать проблемы в больших системах.

    Если вы хотите знать, сколько усилителей мощности может приводиться в действие источником сигнала, умножьте внутреннее выходное сопротивление источника на 10 и разделите результат на полное сопротивление источника усилителей мощности. Например, в нашей линейке продуктов есть две серии графических эквалайзеров: серия EQ и серия Q.Серия EQ имеет импеданс источника 75 Ом, в то время как менее дорогая серия Q имеет импеданс источника 330 Ом.

    75 x 10 = 75020,000/750 = 26

    330 x 10 = 3,33020,000 / 3,330 = 6

    Теперь вы можете видеть, что Peavey EQ-31 может управлять 26 усилителями CS с их входами параллельно , в то время как серия Q могла приводить только 6. Таким образом, в таких приложениях, как небольшие системы, серия Q могла бы хорошо работать, но есть предел, и теперь вы знаете границы.

    Я знаю одного производителя микшеров, у которого импеданс источника во вставках канала микшера составляет 1000 Ом.Это не проблема, если вы выходите из микшера с экранированным соединительным кабелем длиной 5–8 футов для сопряжения с каким-либо процессором. Но у многих пользователей этого продукта они есть в студиях, где вставки постоянно подключены через длинный кабель, проложенный под полом через студию к патч-бей. Они не понимают, что канал смесителя теперь значительно снижает высокие частоты из-за емкости кабелей и высокого импеданса источника.

    Кабель сам по себе становится фильтром нижних частот.Величина спада высоких частот определяется значением импеданса источника. Вы можете найти точку, в которой частота начинает спадать, взяв обратно (1 / X) импеданса источника (R), умноженного на емкость (C) в кабелях, 1 / (R x C). Скажем, например, что кабель достаточно длинный, чтобы обеспечить емкость 0,2 мфд (микрофарад математически составляет 0,000,001 фарад).

    1/100 x 0,000,000,2 = 1 / 0,000,02 = 50,000 Гц или 50 кГц

    1 / 1,000 x 0,000,000,2 = 1/0.000,2 = 5000 Гц

    Сигнальный процессор, подключенный к микшеру с помощью вставки с импедансом источника 100 Ом, будет передавать сигналы с частотой 50 кГц, в то время как микшер с импедансом источника 1000 Ом во вставке будет иметь значительный крен выкл. выше 5 кГц.

    Мы подошли к концу этой пространной статьи об импедансе. Я считаю, что мы довольно подробно рассмотрели эту тему. На то, чтобы понять некоторые вещи, которыми я только что с вами поделился, мне потребовалось пятнадцать или более лет. Не знаю, как вы, но я все еще учусь.Если вы учитесь, вы растете. Когда вы перестаете расти, вы перестаете производить качество.

    Ниже вы найдете диаграмму, относящуюся к импедансам источника к нагрузке и количеству усилителей, которые могут работать с входами, подключенными параллельно. Также есть таблица проводов громкоговорителя.

    ИСТОЧНИК Z ИМПЕДАНС НАГРУЗКИ
    (в омах) 1 кОм 2 кОм 10 кОм 20 кОм
    75 1 2 13 26
    100 1 2 10 20
    330 0 0 3 6
    1000 0 0 1 2
    2000 0 0 0 1

    Ограничитель для медных проводов
    AWG ## Диаметр
    мил
    Диаметр
    мм
    Cir
    мил
    Квадрат
    дюймов
    Кв.
    мм
    Метр /
    Ом
    футов /
    Ом
    Аудио
    А
    Макс
    мощность
    Длина
    DF <50
    22 25.35 0,6438 642,4 0,000504 0,33 18,52 60,75 3
    18 40,30 1.024 1624 0,001276 0,82 46,8 153,6 5 150 Вт 10 футов
    16 50,82 1.291 2583 0,002028 1,31 74,47 244,26 7 280 Вт 15 футов
    14 64.08 1.628 4107 0,003226 2,08 118,4 388,35 9 400 Вт 25 футов
    12 80,81 2.053 6530 0,005129 3,31 188,3 617,7 12 800 Вт 40 футов
    0 101,9 2.588 10380 0,008155 5,26 299,5 982,32 17 2,000 Вт 65 футов
    Ограничитель для медных проводов
    AWG ## Диаметр
    мил
    Диаметр
    мм
    Cir
    мил
    Квадрат
    дюймов
    Кв.
    мм
    Метр /
    Ом
    футов /
    Ом
    Аудио
    А
    Макс
    мощность
    Длина
    DF <50
    22 25.35 0,6438 642,4 0,000504 0,33 18,52 60,75 3
    18 40,30 1.024 1624 0,001276 0,82 46,8 153,6 5 150 Вт 10 футов
    16 50,82 1.291 2583 0,002028 1,31 74,47 244,26 7 280 Вт 15 футов
    14 64.08 1.628 4107 0,003226 2,08 118,4 388,35 9 400 Вт 25 футов
    12 80,81 2.053 6530 0,005129 3,31 188,3 617,7 12 800 Вт 40 футов
    0 101,9 2.588 10380 0,008155 5,26 299,5 982,32 17 2,000 Вт 65 футов
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *