Можете ли да си представите телефон без вграден високоговорител или музикален концерт без тези гигантски високоговорители? Не, не можете, защото ще бъде безсмислено да купувате телефон, който не произвежда звук или да отидете на концерт, където изпълнителят пее само на първия ред. Високоговорителите са толкова важни за електронните и дигиталните устройства, колкото и тези устройства за нашето ежедневие. И знаете ли какво е в сърцето на високоговорителя на вашия смартфон? Миниатюрен магнит. Без магнит в центъра си, високоговорителят няма да може да преобразува електрически сигнали в механични сигнали, т.е. звук.
Кратък преглед на историята на говорителите; Йохан Филип Рейс създава първия звуков предавател през 1861 г., използвайки намотка и диафрагма, които могат да преобразуват звуковите вълни в електрически сигнали. По-късно през 1876 г., използвайки магнитни бобини за предаване на звук, Александър Греъм Бел изобретява първия телефон, който има практически приложения. През 20-ти век постоянните магнити заменят електромагнитите, правейки революция в ефективността и компактността на високоговорителите. През 80-те години на миналия век неодимът (NdFeB) превзе света на високоговорителите със своята несравнима магнитна сила и компактност.
Бързо напред до 2024 г. и изминахме дълъг път от намотките и диафрагмите. Повечето от звуците, които чувате всеки ден, идват от високоговорители, но някога спирали ли сте и се чудели колко важни са магнитите за високоговорителите? Е, нека разберем.
Какво е магнит?
Просто казано, магнитът е материал, който генерира невидимо поле, т.е. магнитно поле. Магнитното поле е силна сила, която може да привлече други материали като желязо или кобалт или да ги отблъсне. Въз основа на способността им да произвеждат магнитно поле, ето двете основни категории магнити.
Постоянни магнити – постоянният магнит е магнит, който има постоянно магнитно поле. Не е необходима външна сила, за да се създаде постоянно магнитно поле. Примери за постоянни магнити включват неодим, железен оксид и бариев ферит.
Временни магнити – временните магнити са магнити, които могат да произведат временно магнитно поле само когато са под въздействието на друго магнитно поле. И така, те изискват чуждо магнитно поле, за да покажат магнитни свойства.
Стабилното, постоянно и силно магнитно поле е от съществено значение за работата на високоговорителя. Ето защо постоянните магнити са от първостепенно значение за високоговорителите.
Наука за звука
Друг аспект, който трябва да разберете, за да разберете по-добре работата на високоговорителя, е звукът. Това е форма на енергия, която се създава от вибрациите на частици в среда, т.е. въздух или вода.
Вибриращ обект създава вълни на налягане, които преминават през средата и водят до звукови вълни. След като достигнат до ушите ни, звуковите вълни карат тъпанчетата ни да вибрират, което мозъкът ни интерпретира като звук, позволяващ ни да слушаме музика или гласове на други хора.
Следвайки този природен феномен, високоговорителите преобразуват входящите електрически сигнали в механична енергия, създавайки звукови вълни. Магнитът играе огромна роля в движението на диафрагмата в високоговорителя и прецизното възпроизвеждане на звука. Диафрагмата създава звукови вълни, когато вибрира.
Как работят високоговорителите?
Гласова намотка, постоянен магнит и диафрагма са трите ключови компонента в високоговорителя, които играят ключова роля в производството на звук. Ето как работят високоговорителите, използвайки тези компоненти.
Гласова намотка-работата на високоговорителя започва с индуцирането на електрически ток през гласовата намотка, която е намотка от тел. В отговор на протичащия през него електрически ток, звуковата бобина започва да създава магнитно поле. Позицията на звуковата намотка в високоговорителя също е от решаващо значение за прецизното възпроизвеждане на звука. Той се поставя в магнитното поле на постоянен магнит и взаимодействието на тези две променливи магнитни полета води процеса на производство на звук по-нататък.
Постоянен магниткакто вече знаем, постоянното магнитно поле е характерна черта на постоянния магнит. Постоянният магнит се избира въз основа на силата на неговото магнитно поле, което също е важен фактор за работата на високоговорителя. Когато магнитните полета, създадени от постоянния магнит и звуковата намотка, съвпаднат, те карат звуковата намотка да се движи бързо, което води до движение на диафрагмата.
диафрагма-диафрагмата е прикрепена директно към звуковата намотка и докато гласовата намотка се движи в отговор на взаимодействието между двете магнитни полета, диафрагмата, която е тънка и гъвкава мембрана, също се движи напред-назад. Това движение на диафрагмата започва каскаден поток от въздух, създаващ звукови вълни.
Ето как високоговорителят създава звуци в отговор на електрически сигнал. Отново позицията на гласовата намотка и силата на магнитното поле на постоянния магнит са жизненоважни за производството на звукови вълни, които отразяват електрическите сигнали, предоставени на високоговорителя в първата стъпка. Високоговорител с добре проектирано оформление и компоненти с най-добро качество може лесно да преобразува електрическата енергия в звукова енергия с минимално изкривяване.
Защо магнитите са от съществено значение в високоговорителите?
Ето причините, поради които магнитите са от съществено значение в високоговорителите, някои от които вече знаете от предишния контекст.
Създаване на магнитно поле
Най-важната и очевидна причина е способността на магнита да създава и постоянно да осигурява магнитно поле за производство на звук. Магнитното поле, създадено от постоянен магнит, е от съществено значение за движението на намотката, което е решаваща стъпка в работата на високоговорителя.
Осигуряване на движение на диафрагмата
Движението на диафрагмата е отговорно за създаването на звукови вълни и тя може да се движи само ако магнитът осигурява магнитно поле за движение на намотката, тъй като диафрагмата е прикрепена директно към намотката.
Преобразуване на електрическа енергия в звукова енергия
Чрез каскада от работни стъпки в високоговорителя, магнитът помага да се създаде движение, което на свой ред преобразува електрическите сигнали в механична енергия, което води до създаването на звукови вълни.
Контрол на възпроизвеждането на звук
Прецизното движение на диафрагмата в синхрон с електрическия сигнал е важно за производството на точен, ясен и неизкривен звук. Силата и постоянството на магнитното поле осигуряват контрол върху прецизното възпроизвеждане на звука.
Влияние върху качеството на звука
Размерът и силата на магнита също влияят върху качеството на звука, произвеждан от високоговорителите. С увеличаването на размера и силата на магнита се увеличава и способността му да произвежда мощен звук, особено при по-ниски честоти.
Определяне силата на звука
Силата на магнита също е отговорна за производството на по-силни звуци. Силните постоянни магнити движат диафрагмата по-бързо, което увеличава обема на произведения звук.
Влияние на размера на високоговорителя
Размерът на магнита също е важен за размера на високоговорителя. По-големи и по-силни магнити се използват за големи високоговорители, за да се създаде по-мощен звук. За по-малки и компактни високоговорители като слушалки или преносими високоговорители се използват по-малки и по-силни магнити като неодимови.
Балансираща честотна характеристика
Честотната характеристика на високоговорителя също зависи от размера и силата на магнита. По-големите магнити обикновено са много ефективни за произвеждане на нискочестотни звуци, докато по-малките магнити могат да се справят с високите честоти по-ефективно.
Осигуряване на дълготрайна производителност
Неодимовите и феритните магнити са примери за силни постоянни магнити. Те осигуряват производството на силни и постоянни магнитни полета за по-дълги периоди от време. Това повишава издръжливостта на високоговорителя и гарантира дълготрайна работа, без да е необходима редовна поддръжка и/или подмяна.
Така че мощният магнит е от решаващо значение, за да може един високоговорител да работи по най-добрия начин, да има дълготраен живот и да произвежда мощен звук с най-добро качество в различни честотни диапазони.
Видове магнити, използвани в високоговорителите
Различните видове високоговорители използват различни видове магнити въз основа на техните размери, сила, цена и други фактори. Най-често срещаните видове магнити са феритни магнити, неодимови магнити и по-рядко магнити Alnico. Ето подробно обяснение на всеки тип магнит, използван в високоговорителите.
Феритни магнити
Феритните магнити се произвеждат с помощта на керамично съединение от железен оксид, което се смесва с други материали като бариев или стронциев карбонат. Те са най-често използваните високоговорители, защото предлагат добра магнитна сила и са достъпни.
Предимства
Ето предимствата на феритните магнити.
Достъпност –феритните магнити са лесно достъпни, защото не са толкова скъпи, колкото други магнити за масово производство. Това ги прави приличен избор за бюджетни високоговорители с добро качество и по-големи размери.
дълъг живот -тези магнити предлагат дълготрайна работа поради способността си да издържат на корозия, ръжда, влага и високи температури. Те могат да издържат на високи температури, без да губят магнитните си способности за по-дълго време.
Лесна достъпност –железен оксид и други материали, използвани за производството на феритни магнити, са в изобилие и поради това тези магнити са рентабилни и лесно достъпни.
Недостатъци
тук са недостатъците на феритните магнити.
По-ниска магнитна сила-феритните магнити показват по-ниска магнитна сила от неодимовите магнити. Това ги прави по-малко подходящи за по-малки високоговорители.
обемисти-за да произведат мощен звук, феритните магнити трябва да бъдат по-тежки, за да произведат необходимата магнитна сила.
Не е подходящ за по-малки високоговорители-поради по-ниската магнитна сила, феритните магнити не са подходящи за по-малки и компактни високоговорители.
Неодимови магнити
Изработена от сплав наНеодимови, желязо и бор, неодимовите магнити показват най-мощната магнитна сила дори при малки размери. Тези магнити са идеалният избор за по-малки, компактни и високоефективни високоговорители като слушалки, слушалки и компактни Bluetooth високоговорители.
Предимства
Ето предимствата на неодимовите магнити.
Силен магнетизъм –неодимовите магнити са най-магнитно заредените магнити, тъй като могат да създават много по-силни магнитни полета от феритните и други магнити. Поради високия си магнетизъм, неодимовите магнити са в състояние да осигурят висококачествен звук дори в по-малки високоговорители.
Лек –миниатюрен неодимов магнит може да достави много по-силна сила на магнитното поле от феритни и други магнити. Ето защо те се предлагат в по-малки размери и са лесни за поправяне в продукти като персонализирани кръгли магнити и магнитни топки за гривни.
Възпроизвеждане на звук-неодимовите магнити осигуряват по-добър контрол върху движението на гласовата бобина и диафрагмата, което ги прави най-добрият избор за точно и по-чисто възпроизвеждане на звука. Те са идеални за високопроизводително аудио оборудване.
Недостатъци
Ето и недостатъците на неодимовите магнити.
Скъпо –неодимът е редкоземен елемент, което означава, че разходите, свързани с производството на тези магнити, са високи. Високата цена на тези магнити най-вероятно е отговорна за високата цена на високоговорителите.
Склонни към корозия –за разлика от феритните магнити, неодимовите магнити са по-податливи на корозия, ръжда и влага. Ако не са правилно покрити със защитен материал, неодимовите магнити могат да загубят своите магнитни свойства, особено във влажна и корозивна среда.
Чувствителен към топлина –по-високите температури също могат да доведат до загуба на магнитната си сила на неодимовите магнити. Това означава, че тези магнити не могат да се използват в аудио оборудване, което е предназначено за използване при екстремни горещини.
Алнико магнити
Изработен от сплав от алуминий, никел, кобалт и други елементи като желязо и мед. Веднъж индустриален стандарт,Алнико магнитисега са по-рядко срещани поради популярността на феритните и неодимовите магнити.
Предимства
Ето какви са предимствата на магнитите Alnico.
Магнитите Alnico създават по-стабилно магнитно поле, което допринася за по-плавното производство на звук.
Магнитите Alnico са силно устойчиви на топлина, което означава, че могат да работят ефективно при високи температури.
Alnico Magnets са известни с естественото си възпроизвеждане на звука. Това свойство ги прави желани за определени хора.
Недостатъци
Ето и недостатъците на магнитите Alnico.
Поради цената на елементи като кобалт, производството на тези магнити е скъпо, което прави крайния продукт по-скъп.
Магнитите Alnico показват по-ниска магнитна сила дори от феритните магнити, което означава, че са необходими много по-големи размери на тези магнити, за да се създаде необходимата магнитна сила.
Високоговорителите Alnico са по-рядко срещани поради популярността и рентабилността на други високоговорители, направени с феритни или неодимови магнити.
Заключение
Накратко, магнитите са необходими за високоговорителите, защото те осигуряват магнитното поле, жизненоважно за преобразуването на електрическата енергия в звукова енергия. Магнитите създават магнитно поле, което взаимодейства с магнитното поле на звуковата бобина. В отговор на това гласовата намотка се движи, което кара диафрагмата да се движи. Движението на диафрагмата води до създаването на звукови вълни. Неодимовите магнити са най-популярният вид магнити поради високия си магнетизъм и сила. Предлагат се в различни размери и форми, като дъгови магнити или магнити с щифтове. Феритните магнити също предлагат приличен магнетизъм и са по-евтини. Така че, избирайте своите магнити разумно следващия път, когато тръгнете на лов за магнити.