Si predstavljate telefon brez vgrajenega zvočnika ali glasbeni koncert brez teh velikanskih zvočnikov? Ne, ne morete, ker bo nesmiselno kupiti telefon, ki ne proizvaja zvoka, ali iti na koncert, kjer izvajalec poje samo v prvo vrsto. Zvočniki so tako pomembni za elektronske in digitalne naprave, kot so te naprave za naše vsakdanje življenje. In, ali veste, kaj je v središču zvočnika vašega pametnega telefona? Majhen magnet. Brez magneta v središču zvočnik ne bo mogel pretvoriti električnih signalov v mehanske signale, tj. zvok.
Kratek povzetek zgodovine zvočnikov; Johann Philip Reis je leta 1861 ustvaril prvi zvočni oddajnik z uporabo tuljave in diafragme, ki je lahko pretvorila zvočne valove v električne signale. Kasneje leta 1876 je Alexander Graham Bell z uporabo magnetnih tuljav za prenos zvoka izumil prvi telefon, ki je imel praktično uporabo. V 20. stoletju so trajni magneti zamenjali elektromagnete in spremenili učinkovitost in kompaktnost zvočnikov. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je neodim (NdFeB) prevzel svet zvočnikov s svojo magnetno močjo in kompaktnostjo brez primere.
Hitro naprej do leta 2024 in že daleč smo od tuljav in membran. Večina zvokov, ki jih slišite vsak dan, prihaja iz zvočnikov, a ste se kdaj ustavili in se vprašali, kako pomembni so magneti za zvočnike? No, poglejmo.
Kaj je magnet?
Preprosto povedano, magnet je material, ki ustvarja nevidno polje, tj. magnetno polje. Magnetno polje je močna sila, ki lahko pritegne ali odbije druge materiale, kot sta železo ali kobalt. Glede na njihovo sposobnost ustvarjanja magnetnega polja sta tukaj dve glavni kategoriji magnetov.
Permanentni magneti – permanentni magnet je magnet, ki ima stalno magnetno polje. Za ustvarjanje stalnega magnetnega polja ni potrebna nobena zunanja sila. Primeri trajnih magnetov vključujejo neodim, železov oksid in barijev ferit.
Začasni magneti – začasni magneti so magneti, ki lahko ustvarijo začasno magnetno polje le, če so pod vplivom drugega magnetnega polja. Torej potrebujejo tuje magnetno polje, da pokažejo magnetne lastnosti.
Stabilno, konstantno in močno magnetno polje je bistveno za delovanje zvočnika. Zato so trajni magneti izjemnega pomena za zvočnike.
Znanost o zvoku
Drug vidik, ki ga morate razumeti, da bi bolje razumeli delovanje zvočnika, je zvok. Je oblika energije, ki nastane z nihanjem delcev v mediju, tj. zraku ali vodi.
Vibrirajoči predmet ustvarja tlačne valove, ki prehajajo skozi medij in povzročijo zvočne valove. Ko zvočni valovi dosežejo naša ušesa, povzročijo vibriranje naših bobničev, kar naši možgani interpretirajo kot zvok, ki nam omogoča poslušanje glasbe ali glasov drugih ljudi.
Po tem naravnem pojavu zvočniki pretvorijo dohodne električne signale v mehansko energijo, ki ustvarja zvočne valove. Magnet ima veliko vlogo pri gibanju membrane v zvočniku in natančni reprodukciji zvoka. Diafragma ustvarja zvočne valove, ko vibrira.
Kako delujejo zvočniki?
Glasovna tuljava, trajni magnet in membrana so tri ključne komponente zvočnika, ki igrajo ključno vlogo pri ustvarjanju zvoka. Evo, kako zvočniki delujejo z uporabo teh komponent.
Glasovna tuljava-delovanje zvočnika se začne z indukcijo električnega toka skozi zvočno tuljavo, ki je tuljava žice. Kot odgovor na električni tok, ki teče skozi njo, začne glasovna tuljava ustvarjati magnetno polje. Tudi položaj zvočne tuljave v zvočniku je ključnega pomena za natančno reprodukcijo zvoka. Postavljen je v magnetno polje trajnega magneta in medsebojno delovanje teh dveh spremenljivih magnetnih polj vodi proces proizvodnje zvoka naprej.
Trajni magnetKot že vemo, je konstantno magnetno polje značilna lastnost permanentnega magneta. Trajni magnet izberemo glede na jakost njegovega magnetnega polja, ki je prav tako pomemben faktor za delovanje zvočnika. Ko magnetna polja, ki jih ustvarita trajni magnet in zvočna tuljava, sovpadata, povzročita hitro premikanje zvočne tuljave, kar povzroči premikanje membrane.
Diafragma-diafragma je pritrjena neposredno na zvočno tuljavo in ko se zvočna tuljava premika kot odziv na interakcijo med dvema magnetnima poljema, se tudi diafragma, ki je tanka in prožna membrana, premika naprej in nazaj. To gibanje diafragme sproži kaskadni tok zraka, ki ustvarja zvočne valove.
In tako zvočnik ustvarja zvoke kot odgovor na električni signal. Spet sta položaj zvočne tuljave in moč magnetnega polja trajnega magneta ključnega pomena za proizvodnjo zvočnih valov, ki zrcalijo električne signale, posredovane zvočniku v prvem koraku. Zvočnik z dobro zasnovano postavitvijo in komponentami najboljše kakovosti lahko preprosto pretvori električno energijo v zvočno energijo z minimalnim popačenjem.
Zakaj so magneti bistveni v zvočnikih?
Tukaj so razlogi, zakaj so magneti bistveni v zvočnikih, nekatere pa že poznate iz prejšnjega konteksta.
Ustvarjanje magnetnega polja
Najpomembnejši in očiten razlog je sposobnost magneta, da ustvari in nenehno zagotavlja magnetno polje za proizvodnjo zvoka. Magnetno polje, ki ga ustvari trajni magnet, je bistvenega pomena za premikanje tuljave, kar je ključni korak pri delovanju zvočnika.
Omogočanje gibanja diafragme
Gibanje diafragme je odgovorno za ustvarjanje zvočnih valov in se lahko premika le, če magnet zagotavlja magnetno polje za premikanje tuljave, saj je membrana pritrjena neposredno na tuljavo.
Pretvorba električne energije v zvočno energijo
Skozi kaskado operativnih korakov v zvočniku magnet pomaga ustvariti gibanje, ki nato pretvori električne signale v mehansko energijo, kar ima za posledico ustvarjanje zvočnih valov.
Nadzor reprodukcije zvoka
Natančno gibanje diafragme v sinhronizaciji z električnim signalom je pomembno za ustvarjanje natančnega, jasnega in nepopačenega zvoka. Moč in doslednost magnetnega polja zagotavljata nadzor nad natančno reprodukcijo zvoka.
Vpliv na kakovost zvoka
Velikost in moč magneta vplivata tudi na kakovost zvoka, ki ga proizvajajo zvočniki. Z večanjem velikosti in moči magneta se povečuje tudi njegova sposobnost proizvajanja močnega zvoka, zlasti pri nižjih frekvencah.
Določanje glasnosti zvoka
Moč magneta je odgovorna tudi za proizvajanje glasnejših zvokov. Močni trajni magneti hitreje premikajo membrano, kar poveča glasnost proizvedenega zvoka.
Vpliv na velikost zvočnika
Za velikost zvočnika je pomembna tudi velikost magneta. Za velike zvočnike se uporabljajo večji in močnejši magneti, ki ustvarjajo močnejši zvok. Za manjše in kompaktne zvočnike, kot so slušalke ali prenosni zvočniki, se uporabljajo manjši in močnejši magneti, kot je neodim.
Uravnavanje frekvenčnega odziva
Frekvenčni odziv zvočnika je odvisen tudi od velikosti in moči magneta. Večji magneti so običajno zelo učinkoviti za proizvajanje nizkofrekvenčnih zvokov, medtem ko lahko manjši magneti učinkoviteje prenašajo visoke frekvence.
Zagotavljanje dolgotrajnega delovanja
Neodim in feritni magneti so primeri močnih trajnih magnetov. Zagotavljajo proizvodnjo močnih in doslednih magnetnih polj za daljša časovna obdobja. To poveča vzdržljivost zvočnika in zagotavlja dolgotrajno delovanje brez rednega vzdrževanja in/ali zamenjave.
Močan magnet je torej ključnega pomena, da zvočnik deluje po najboljših močeh, ima dolgo življenjsko dobo in proizvaja močan zvok najboljše kakovosti v različnih frekvenčnih območjih.
Vrste magnetov, ki se uporabljajo v zvočnikih
Različne vrste zvočnikov uporabljajo različne vrste magnetov glede na njihovo velikost, moč, ceno in druge dejavnike. Najpogostejši tipi magnetov so feritni magneti, neodimovi magneti in redkeje alnico magneti. Tukaj je podrobna razlaga vsake vrste magneta, ki se uporablja v zvočnikih.
Feritni magneti
Feritni magneti so izdelani z uporabo keramične spojine železovega oksida, ki je pomešan z drugimi materiali, kot sta barijev ali stroncijev karbonat. So najpogosteje uporabljeni zvočniki, ker nudijo dobro magnetno moč in so cenovno dostopni.
Prednosti
Tukaj so prednosti feritnih magnetov.
Cenovna dostopnost –feritni magneti so na voljo, ker niso tako dragi kot drugi magneti za množično proizvodnjo. Zaradi tega so spodobna izbira za poceni zvočnike dobre kakovosti in večjih velikosti.
Dolgo življenje -ti magneti nudijo dolgotrajno delovanje zaradi svoje sposobnosti odpornosti proti koroziji, rji, vlagi in visokim temperaturam. Lahko prenesejo visoke temperature, ne da bi dlje časa izgubili svoje magnetne sposobnosti.
Enostavna dostopnost –železov oksid in drugi materiali, ki se uporabljajo za izdelavo feritnih magnetov, so na voljo v izobilju in zaradi tega so ti magneti stroškovno učinkoviti in lahko dostopni.
Slabosti
Tukaj so slabosti feritnih magnetov.
Nižja magnetna moč -feritni magneti imajo nižjo magnetno moč kot neodimovi magneti. Zaradi tega so manj primerni za manjše zvočnike.
zajetno-za ustvarjanje močnega zvoka morajo biti feritni magneti težji, da proizvajajo zahtevano magnetno moč.
Ni primerno za manjše zvočnike-zaradi manjše magnetne jakosti feritni magneti niso primerni za manjše in kompaktne zvočnike.
Neodimovi magneti
Izdelan iz zlitineNeodim, železa in bora, kažejo neodimovi magneti najmočnejšo magnetno moč tudi pri majhnih velikostih. Ti magneti so idealna izbira za manjše, kompaktne in visoko zmogljive zvočnike, kot so slušalke, slušalke in kompaktni Bluetooth zvočniki.
Prednosti
Tukaj so prednosti neodimovih magnetov.
Visok magnetizem –neodimovi magneti so najbolj magnetno nabiti magneti, saj lahko ustvarijo veliko močnejša magnetna polja kot feritni in drugi magneti. Zaradi visokega magnetizma lahko neodimovi magneti zagotavljajo visokokakovosten zvok tudi v manjših zvočnikih.
Lahek –majhen neodimski magnet lahko zagotovi veliko močnejšo jakost magnetnega polja kot ferit in drugi magneti. Zato so na voljo v manjših velikostih in jih je enostavno popraviti v izdelke, kot so kroglični magneti po meri in magnetne kroglice za zapestnice.
Reprodukcija zvoka -neodimski magneti zagotavljajo boljši nadzor nad gibanjem glasovne tuljave in membrane, zaradi česar so najboljša izbira za natančno in čistejšo reprodukcijo zvoka. Idealni so za visoko zmogljivo avdio opremo.
Slabosti
Tu so slabosti neodimovih magnetov.
drago –neodim je redkozemeljski element, kar pomeni, da so stroški, povezani s proizvodnjo teh magnetov, visoki. Visoki stroški teh magnetov so najverjetneje odgovorni za visoke stroške zvočnikov.
Nagnjen k koroziji –za razliko od feritnih magnetov so neodimovi magneti bolj dovzetni za korozijo, rjo in vlago. Če neodimovi magneti niso ustrezno prevlečeni z zaščitnim materialom, lahko izgubijo svoje magnetne lastnosti, zlasti v vlažnem in korozivnem okolju.
Občutljiv na vročino –višje temperature lahko povzročijo tudi izgubo magnetne moči neodimovih magnetov. To pomeni, da teh magnetov ni mogoče uporabiti v avdio opremi, ki je namenjena uporabi v ekstremnih vročinah.
Alnico magneti
Izdelano iz zlitine aluminija, niklja, kobalta in drugih elementov, kot sta železo in baker. Nekoč industrijski standard,Alnico magnetiso zdaj manj pogosti zaradi priljubljenosti feritnih in neodimovih magnetov.
Prednosti
Tukaj so prednosti magnetov Alnico.
Magneti Alnico ustvarjajo stabilnejše magnetno polje, ki prispeva k bolj gladki produkciji zvoka.
Magneti Alnico so zelo odporni na vročino, kar pomeni, da lahko učinkovito delujejo v pogojih visoke vročine.
Magneti Alnico so znani po svoji naravni reprodukciji zvoka. Zaradi te lastnosti so zaželeni za določene ljudi.
Slabosti
Tu so slabosti magnetov Alnico.
Zaradi stroškov elementov, kot je kobalt, je proizvodnja teh magnetov draga, zaradi česar je končni izdelek dražji.
Magneti Alnico kažejo manjšo magnetno moč kot celo feritni magneti, kar pomeni, da so za ustvarjanje zahtevane magnetne moči potrebne veliko večje velikosti teh magnetov.
Zvočniki Alnico so manj pogosti zaradi priljubljenosti in stroškovne učinkovitosti drugih zvočnikov, izdelanih s feritnimi ali neodimskimi magneti.
Zaključek
Na kratko, magneti so potrebni za zvočnike, ker zagotavljajo magnetno polje, ključnega pomena za pretvorbo električne energije v zvočno energijo. Magneti ustvarjajo magnetno polje, ki je v interakciji z magnetnim poljem glasovne tuljave. V odgovor na to se zvočna tuljava premakne, kar povzroči premikanje diafragme. Gibanje diafragme povzroči ustvarjanje zvočnih valov. Neodimovi magneti so najbolj priljubljena vrsta magnetov zaradi visokega magnetizma in moči. Na voljo so v različnih velikostih in oblikah, kot so magneti Arc ali potisni magneti. Feritni magneti nudijo tudi spodoben magnetizem in so cenejši. Torej, naslednjič, ko se odpravite na lov za magneti, izberite svoje magnete modro.