Dokážete si představit telefon bez vestavěného reproduktoru nebo hudební koncert bez těch obřích reproduktorů? Ne, nemůžete, protože by bylo zbytečné kupovat telefon, který nevydává zvuk, nebo jít na koncert, kde účinkující zpívá jen do první řady. Reproduktory jsou pro elektronická a digitální zařízení stejně důležité jako tato zařízení pro náš každodenní život. A víte, co je srdcem reproduktoru vašeho smartphonu? Nepatrný magnet. Bez magnetu v jeho středu nebude reproduktor schopen převádět elektrické signály na mechanické signály, tj. zvuk.
Rychlá rekapitulace historie reproduktorů; Johann Philip Reis vytvořil vůbec první zvukový vysílač v roce 1861 pomocí cívky a membrány, které dokázaly převádět zvukové vlny na elektrické signály. Později v roce 1876 Alexander Graham Bell vynalezl první telefon, který měl praktické využití, pomocí magnetických cívek k přenosu zvuku. Ve 20. století permanentní magnety nahradily elektromagnety, což přineslo revoluci v účinnosti a kompaktnosti reproduktorů. V 80. letech 20. století Neodym (NdFeB) vzal svět reproduktorů útokem svou jedinečnou magnetickou silou a kompaktností.
Rychle vpřed do roku 2024 a od cívek a membrán jsme ušli dlouhou cestu. Většina zvuků, které slyšíte každý den, pochází z reproduktorů, ale už jste se někdy zastavili a přemýšleli, jak důležité jsou pro reproduktory magnety? No, pojďme to zjistit.
Co je magnet?
Jednoduše řečeno, magnet je materiál, který vytváří neviditelné pole, tj. magnetické pole. Magnetické pole je silná síla, která může přitahovat jiné materiály, jako je železo nebo kobalt, nebo je odpuzovat. Na základě jejich schopnosti vytvářet magnetické pole zde jsou dvě hlavní kategorie magnetů.
Permanentní magnety – permanentní magnet je magnet, který má permanentní magnetické pole. K vytvoření konstantního magnetického pole nepotřebuje žádnou vnější sílu. Příklady permanentních magnetů zahrnují neodym, oxid železa a ferit barnatý.
Dočasné magnety – dočasné magnety jsou magnety, které mohou produkovat dočasné magnetické pole pouze tehdy, když jsou pod vlivem jiného magnetického pole. Vyžadují tedy cizí magnetické pole, aby vykazovaly magnetické vlastnosti.
Pro provoz reproduktoru je nezbytné stabilní, konstantní a silné magnetické pole. To je důvod, proč jsou permanentní magnety pro reproduktory prvořadé.
Věda o zvuku
Dalším aspektem, kterému musíte porozumět, abyste lépe pochopili fungování reproduktoru, je zvuk. Je to forma energie, která vzniká vibrací částic v médiu, tj. vzduchu nebo vodě.
Vibrující objekt vytváří tlakové vlny, které procházejí médiem a mají za následek zvukové vlny. Zvukové vlny poté, co se dostanou do našich uší, způsobí, že naše ušní bubínky vibrují, což náš mozek interpretuje jako zvuk, který nám umožňuje poslouchat hudbu nebo hlasy jiných lidí.
Po tomto přirozeném jevu reproduktory přeměňují příchozí elektrické signály na mechanickou energii vytvářející zvukové vlny. Magnet hraje obrovskou roli v pohybu membrány v reproduktoru a přesné reprodukci zvuku. Membrána vytváří zvukové vlny, když vibruje.
Jak reproduktory fungují?
Hlasová cívka, permanentní magnet a membrána jsou tři klíčové součásti reproduktoru, které hrají klíčovou roli při produkci zvuku. Zde je vysvětleno, jak reproduktory využívají tyto komponenty.
Hlasová cívka -operace reproduktoru začíná indukcí elektrického proudu přes kmitací cívku, která je cívkou drátu. V reakci na elektrický proud, který jím protéká, kmitací cívka začne vytvářet magnetické pole. Poloha kmitací cívky v reproduktoru je také rozhodující pro přesnou reprodukci zvuku. Je umístěn v magnetickém poli permanentního magnetu a interakce těchto dvou proměnlivých magnetických polí posouvá proces tvorby zvuku dále.
Permanentní magnetjak již víme, konstantní magnetické pole je charakteristickým znakem permanentního magnetu. Permanentní magnet se vybírá na základě síly jeho magnetického pole, které je také důležitým faktorem pro fungování reproduktoru. Když se magnetická pole vytvořená permanentním magnetem a kmitací cívkou shodují, způsobí rychlý pohyb kmitací cívky, což má za následek pohyb membrány.
Membrána-membrána je připojena přímo k kmitací cívce a jak se kmitací cívka pohybuje v reakci na interakci mezi dvěma magnetickými poli, membrána, která je tenkou a flexibilní membránou, se také pohybuje tam a zpět. Tento pohyb membrány spustí kaskádový proud vzduchu vytvářející zvukové vlny.
A tak reproduktor vytváří zvuky v reakci na elektrický signál. Opět platí, že poloha kmitací cívky a síla magnetického pole permanentního magnetu jsou životně důležité pro produkci zvukových vln, které odrážejí elektrické signály poskytované reproduktoru v prvním kroku. Reproduktor s dobře navrženým rozložením a nejkvalitnějšími komponenty dokáže snadno přeměnit elektrickou energii na energii zvukovou s minimálním zkreslením.
Proč jsou magnety u reproduktorů nezbytné?
Zde jsou důvody, proč jsou magnety u reproduktorů nezbytné, z nichž některé již znáte z předchozího kontextu.
Vytvoření magnetického pole
Nejdůležitějším a nejzřejmějším důvodem je schopnost magnetu vytvářet a neustále poskytovat magnetické pole pro produkci zvuku. Magnetické pole vytvářené permanentním magnetem je nezbytné pro pohyb cívky, což je zásadní krok v činnosti reproduktoru.
Povolení pohybu membrány
Pohyb membrány je zodpovědný za vytváření zvukových vln a může se pohybovat pouze tehdy, když magnet poskytuje magnetické pole pro pohyb cívky, když je membrána připojena přímo k cívce.
Přeměna elektrické energie na energii zvukovou
Prostřednictvím kaskády provozních kroků v reproduktoru pomáhá magnet vytvořit pohyb, který zase převádí elektrické signály na mechanickou energii, což má za následek vytváření zvukových vln.
Ovládání reprodukce zvuku
Přesný pohyb membrány v synchronizaci s elektrickým signálem je důležitý pro produkci přesného, čistého a nezkresleného zvuku. Síla a konzistence magnetického pole poskytuje kontrolu nad přesnou reprodukcí zvuku.
Ovlivnění kvality zvuku
Velikost a síla magnetu také ovlivňuje kvalitu zvuku produkovaného reproduktory. S rostoucí velikostí a silou magnetu roste i jeho schopnost produkovat silný zvuk, zejména při nižších frekvencích.
Určení hlasitosti zvuku
Síla magnetu je také zodpovědná za produkci hlasitějších zvuků. Silné permanentní magnety pohybují membránou rychleji, což zvyšuje hlasitost produkovaného zvuku.
Ovlivňuje velikost reproduktoru
Pro velikost reproduktoru je důležitá i velikost magnetu. U velkých reproduktorů se používají větší a silnější magnety pro vytvoření silnějšího zvuku. Pro menší a kompaktní reproduktory, jako jsou sluchátka nebo přenosné reproduktory, se používají menší a silnější magnety, jako je neodym.
Vyrovnávací frekvenční odezva
Frekvenční odezva reproduktoru je také závislá na velikosti a síle magnetu. Větší magnety jsou obvykle velmi účinné pro vytváření nízkofrekvenčních zvuků, zatímco menší magnety zvládnou efektivněji zvládat vysoké frekvence.
Zajištění dlouhotrvajícího výkonu
Neodymové a feritové magnety jsou příklady silných permanentních magnetů. Zajišťují produkci silných a konzistentních magnetických polí po delší dobu. To zvyšuje odolnost reproduktoru a zajišťuje dlouhotrvající výkon bez nutnosti pravidelné údržby a/nebo výměny.
Silný magnet je tedy zásadní pro to, aby reproduktor fungoval co nejlépe, měl dlouhou životnost a produkoval silný zvuk té nejlepší kvality v různých frekvenčních rozsazích.
Typy magnetů používaných v reproduktorech
Různé typy reproduktorů využívají různé typy magnetů na základě jejich velikosti, síly, ceny a dalších faktorů. Nejběžnějšími typy magnetů jsou feritové magnety, neodymové magnety a méně často magnety Alnico. Zde je podrobné vysvětlení všech typů magnetů používaných v reproduktorech.
Feritové magnety
Feritové magnety jsou vyráběny s použitím keramické sloučeniny oxidu železa, která je smíchána s jinými materiály, jako je baryum nebo uhličitan strontnatý. Jsou to nejčastěji používané reproduktory, protože nabízejí dobrou magnetickou sílu a jsou cenově dostupné.
Výhody
Zde jsou výhody feritových magnetů.
Cenová dostupnost –feritové magnety jsou snadno dostupné, protože nejsou tak drahé jako jiné magnety pro hromadnou výrobu. Díky tomu jsou slušnou volbou pro cenově dostupné reproduktory dobré kvality a větších velikostí.
Dlouhá životnost -tyto magnety nabízejí dlouhotrvající výkon díky své schopnosti odolávat korozi, rzi, vlhkosti a vysokým teplotám. Mohou odolávat vysokým teplotám, aniž by ztratily své magnetické schopnosti po delší dobu.
Snadná dostupnost -oxid železa a další materiály používané k výrobě feritových magnetů jsou hojně dostupné, a proto jsou tyto magnety cenově výhodné a snadno dostupné.
Nevýhody
Zde jsou nevýhody feritových magnetů.
Nižší magnetická síla -feritové magnety vykazují nižší magnetickou sílu než neodymové magnety. Tím jsou méně vhodné pro menší reproduktory.
Objemný-aby produkovaly silný zvuk, musí být feritové magnety těžší, aby produkovaly požadovanou magnetickou sílu.
Nevhodné pro menší reproduktory -kvůli nižší magnetické síle nejsou feritové magnety vhodné pro menší a kompaktní reproduktory.
Neodymové magnety
Vyrobeno ze slitiny zNeodym, železo a bór, neodymové magnety vykazují nejsilnější magnetickou sílu i v malých velikostech. Tyto magnety jsou ideální volbou pro menší, kompaktní a vysoce výkonné reproduktory, jako jsou sluchátka, sluchátka a kompaktní reproduktory Bluetooth.
Výhody
Zde jsou výhody neodymových magnetů.
Vysoký magnetismus -neodymové magnety jsou nejvíce magneticky nabité magnety, protože mohou vytvářet mnohem silnější magnetická pole než ferit a jiné magnety. Díky svému vysokému magnetismu jsou neodymové magnety schopny poskytovat vysoce kvalitní zvuk i v menších reproduktorech.
Lehký -nepatrný neodymový magnet může poskytnout mnohem silnější magnetické pole než ferit a jiné magnety. To je důvod, proč se dodávají v menších velikostech a lze je snadno opravit na produkty, jako jsou vlastní kruhové magnety a kuličkové magnety na náramky.
Reprodukce zvuku -neodymové magnety poskytují lepší kontrolu nad pohybem kmitací cívky a membrány, což z nich dělá nejlepší volbu pro přesnou a čistší reprodukci zvuku. Jsou ideální pro vysoce výkonná audio zařízení.
Nevýhody
Zde jsou nevýhody neodymových magnetů.
Nákladné –neodym je prvek vzácných zemin, což znamená, že náklady spojené s výrobou těchto magnetů jsou vysoké. Vysoká cena těchto magnetů je s největší pravděpodobností zodpovědná za vysokou cenu reproduktorů.
Náchylné ke korozi -Na rozdíl od feritových magnetů jsou neodymové magnety náchylnější ke korozi, rzi a vlhkosti. Pokud nejsou neodymové magnety správně potaženy ochranným materiálem, mohou ztratit své magnetické vlastnosti, zejména ve vlhkém a korozivním prostředí.
Citlivý na teplo -vyšší teploty mohou také způsobit, že neodymové magnety ztratí svou magnetickou sílu. To znamená, že tyto magnety nelze použít v audio zařízeních, která jsou určena pro použití v extrémních tepelných podmínkách.
Magnety Alnico
Vyrobeno ze slitiny hliníku, niklu, kobaltu a dalších prvků, jako je železo a měď. Kdysi průmyslový standard,Magnety Alnicojsou nyní méně běžné kvůli popularitě feritových a neodymových magnetů.
Výhody
Zde jsou výhody magnetů Alnico.
Magnety Alnico vytvářejí stabilnější magnetické pole, které přispívá k hladší produkci zvuku.
Magnety Alnico jsou vysoce odolné vůči teplu, což znamená, že mohou efektivně fungovat ve vysokých teplotách.
Magnety Alnico jsou známé pro svou přirozenou reprodukci zvuku. Tato vlastnost je činí žádoucími pro určité lidi.
Nevýhody
Zde jsou nevýhody Alnico magnetů.
Kvůli ceně prvků, jako je kobalt, je výroba těchto magnetů nákladná, což činí konečný produkt dražší.
Magnety Alnico vykazují nižší magnetickou sílu než dokonce i feritové magnety, což znamená, že k vytvoření požadované magnetické síly jsou zapotřebí mnohem větší velikosti těchto magnetů.
Reproduktory Alnico jsou méně běžné kvůli popularitě a cenové efektivitě jiných reproduktorů vyrobených s feritovými nebo neodymovými magnety.
Závěr
Stručně řečeno, magnety jsou pro reproduktory nezbytné, protože poskytují magnetické pole životně důležité pro přeměnu elektrické energie na energii zvukovou. Magnety vytvářejí magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem kmitací cívky. V odezvě na to se kmitací cívka pohybuje, čímž se pohybuje membrána. Pohyb membrány má za následek vznik zvukových vln. Neodymové magnety jsou nejoblíbenějším typem magnetů kvůli jejich vysokému magnetismu a síle. Dodávají se v různých velikostech a tvarech, jako jsou obloukové magnety nebo připínáčky. Feritové magnety také nabízejí slušný magnetismus a jsou levnější. Takže, až se příště vydáte na lov magnetů, vybírejte své magnety moudře.