Kas kujutate ette telefoni ilma sisseehitatud kõlariteta või muusikakontserti ilma nende hiiglaslike kõlariteta? Ei, ei saa, sest on mõttetu osta telefoni, mis heli ei tooda, või minna kontserdile, kus esineja laulab ainult esimesse ritta. Kõlarid on elektrooniliste ja digitaalsete seadmete jaoks sama olulised kui need seadmed meie igapäevaelus. Ja kas teate, mis on teie nutitelefoni kõlari keskmes? Väike magnet. Kui selle keskel pole magnetit, ei suuda kõlar elektrilisi signaale mehaanilisteks signaalideks, st heliks, teisendada.
Kiire kokkuvõte esinejate ajaloost; Johann Philip Reis lõi 1861. aastal esimese helisaatja, kasutades mähist ja membraani, mis suutis helilaineid elektrilisteks signaalideks muuta. Hiljem 1876. aastal, kasutades heli edastamiseks magnetpooli, leiutas Alexander Graham Bell esimese telefoni, millel oli praktilisi kasutusvõimalusi. 20. sajandil asendasid püsimagnetid elektromagnetid, muutes kõlarite tõhususe ja kompaktsuse pöörde. 1980. aastatel vallutas neodüüm (NdFeB) kõlarite maailma oma võrratu magnetilise tugevuse ja kompaktsusega.
Kerige edasi aastasse 2024 ja me oleme rullidest ja membraanidest kaugele jõudnud. Enamik helisid, mida kuulete iga päev, tuleb kõlaritest, kuid kas olete kunagi peatunud ja mõelnud, kui olulised on kõlarite jaoks magnetid? Noh, uurime välja.
Mis on magnet?
Lihtsamalt öeldes on magnet materjal, mis tekitab nähtamatu välja, st magnetvälja. Magnetväli on tugev jõud, mis võib teisi materjale, nagu raud või koobalt, ligi tõmmata või neid tõrjuda. Tuginedes nende võimele tekitada magnetvälja, on siin kaks peamist magnetite kategooriat.
Püsimagnetid – püsimagnet on magnet, millel on püsimagnetväli. See ei vaja konstantse magnetvälja tekitamiseks välist jõudu. Püsimagnetite näideteks on neodüüm, raudoksiid ja baariumferriit.
Ajutised magnetid – ajutised magnetid on magnetid, mis suudavad tekitada ajutist magnetvälja ainult siis, kui nad on mõne muu magnetvälja mõjul. Seega vajavad nad magnetiliste omaduste näitamiseks võõrast magnetvälja.
Stabiilne, konstantne ja tugev magnetväli on kõlari tööks hädavajalik. Seetõttu on püsimagnetid kõlarite jaoks ülimalt olulised.
Heliteadus
Teine aspekt, mida peate mõistma, et kõlari toimimist paremini mõista, on heli. See on energiavorm, mis tekib osakeste vibratsioonil keskkonnas, st õhus või vees.
Vibreeriv objekt tekitab rõhulaineid, mis läbivad keskkonda ja mille tulemuseks on helilained. Pärast kõrvu jõudmist tekitavad helilained trummikile vibratsiooni, mida meie aju tõlgendab helina, mis võimaldab meil kuulata muusikat või teiste inimeste hääli.
Selle loodusnähtuse järel muudavad kõlarid sissetulevad elektrisignaalid mehaaniliseks energiaks, tekitades helilaineid. Kõlari diafragma liikumisel ja heli täpsel taasesitamisel on magnetil tohutu roll. Diafragma tekitab vibreerimisel helilaineid.
Kuidas kõlarid töötavad?
Häälemähis, püsimagnet ja membraan on kolm kõlari põhikomponenti, mis mängivad heli tekitamisel võtmerolli. Siit saate teada, kuidas kõlarid neid komponente kasutades töötavad.
Häälespiraal-kõlari töö algab elektrivoolu induktsiooniga läbi häälemähise, mis on traadipool. Vastuseks seda läbivale elektrivoolule hakkab häälemähis looma magnetvälja. Häälspiraali asukoht kõlaris on samuti ülioluline heli täpse taasesituse jaoks. See asetatakse püsimagneti magnetvälja ja nende kahe muutuva magnetvälja koostoime viib heli tekitamise protsessi edasi.
Püsimagnetnagu me juba teame, on pidev magnetväli püsimagneti iseloomulik tunnus. Püsimagnet valitakse selle magnetvälja tugevuse järgi, mis on samuti oluline tegur kõlari töös. Kui püsimagneti ja häälepooli tekitatud magnetväljad langevad kokku, põhjustavad need häälepooli kiiret liikumist, mille tulemuseks on diafragma liikumine.
Diafragma-diafragma on kinnitatud otse häälepooli külge ja kui häälemähis liigub vastuseks kahe magnetvälja vastasmõjule, liigub diafragma, mis on õhuke ja painduv membraan, samuti edasi-tagasi. See diafragma liikumine käivitab kaskaadse õhuvoolu, tekitades helilaineid.
Ja nii tekitab kõlar helisid vastuseks elektrisignaalile. Jällegi on häälepooli asend ja püsimagneti magnetvälja tugevus üliolulised helilainete tekkeks, mis peegeldavad kõlarile esimeses etapis edastatavaid elektrisignaale. Hästi läbimõeldud paigutuse ja parima kvaliteediga komponentidega kõlar suudab elektrienergiat hõlpsalt ja minimaalsete moonutustega helienergiaks muuta.
Miks on magnetid kõlarites hädavajalikud?
Siin on põhjused, miks magnetid on kõlarites hädavajalikud, millest mõnda tead juba eelmisest kontekstist.
Magnetvälja tekitamine
Kõige olulisem ja ilmseim põhjus on magneti võime luua ja pidevalt pakkuda heli tekitamiseks magnetvälja. Püsimagneti tekitatud magnetväli on oluline pooli liikumiseks, mis on kõlari töös ülioluline samm.
Diafragma liikumise lubamine
Diafragma liikumine vastutab helilainete loomise eest ja see saab liikuda ainult siis, kui magnet tagab mähise liikumiseks magnetvälja, kuna membraan on otse mähise külge kinnitatud.
Elektrienergia muundamine helienergiaks
Kõlari töösammude kaskaadi kaudu aitab magnet luua liikumist, mis omakorda muudab elektrisignaalid mehaaniliseks energiaks, mille tulemusena tekivad helilained.
Heli taasesituse juhtimine
Diafragma täpne liikumine sünkroonis elektrisignaaliga on oluline täpse, selge ja moonutusteta heli tekitamiseks. Magnetvälja tugevus ja järjepidevus tagavad kontrolli täpse heli taasesituse üle.
Heli kvaliteedi mõjutamine
Magneti suurus ja tugevus mõjutavad ka kõlarite tekitatava heli kvaliteeti. Magneti suuruse ja tugevuse kasvades suureneb ka selle võime tekitada võimsat heli, eriti madalamatel sagedustel.
Heli tugevuse määramine
Magneti tugevus vastutab ka valjemate helide tekitamise eest. Tugevad püsimagnetid liigutavad diafragmat kiiremini, mis suurendab tekitatava heli helitugevust.
Mõjutab kõlari suurust
Kõlari suuruse puhul on oluline ka magneti suurus. Suuremate kõlarite puhul kasutatakse võimsama heli loomiseks suuremaid ja tugevamaid magneteid. Väiksemate ja kompaktsete kõlarite jaoks, nagu kõrvaklapid või kaasaskantavad kõlarid, kasutatakse väiksemaid ja tugevamaid magneteid, näiteks neodüümi.
Tasakaalustav sagedusreaktsioon
Kõlari sagedusreaktsioon sõltub ka magneti suurusest ja tugevusest. Suuremad magnetid on tavaliselt väga tõhusad madala sagedusega helide tekitamiseks, samas kui väiksemad magnetid saavad kõrgete sagedustega tõhusamalt hakkama.
Pikaajalise jõudluse tagamine
Neodüüm- ja ferriitmagnetid on tugevate püsimagnetite näited. Need tagavad tugeva ja ühtlase magnetvälja tekitamise pikemaks ajaks. See suurendab kõlari vastupidavust ja tagab pikaajalise töö ilma regulaarset hooldust ja/või vahetust nõudmata.
Seega on võimas magnet ülioluline, et kõlar toimiks parimal viisil, et see kestaks kaua ja annaks eri sagedusvahemikes parima kvaliteediga võimsat heli.
Kõlarites kasutatavate magnetite tüübid
Erinevat tüüpi kõlarid kasutavad erinevat tüüpi magneteid vastavalt nende suurusele, tugevusele, hinnale ja muudele teguritele. Kõige levinumad magnetitüübid on ferriitmagnetid, neodüümmagnetid ja harvemini Alnico magnetid. Siin on üksikasjalik selgitus igat tüüpi kõlarites kasutatavate magnetite kohta.
Ferriitmagnetid
Ferriitmagneteid valmistatakse raudoksiidi keraamilisest ühendist, mis on segatud teiste materjalidega, nagu baarium või strontsiumkarbonaat. Need on kõige sagedamini kasutatavad kõlarid, kuna need pakuvad head magnetilist tugevust ja on taskukohased.
Eelised
Siin on ferriitmagnetite eelised.
Taskukohasus -Ferriitmagnetid on kergesti kättesaadavad, kuna nende masstootmine ei ole nii kallis kui teised magnetid. See teeb neist korraliku valiku hea kvaliteediga ja suuremate suurustega eelarvesõbralike kõlarite jaoks.
pikk eluiga -Need magnetid on vastupidavad korrosioonile, roostele, niiskusele ja kõrgetele temperatuuridele ning pakuvad kauakestvat jõudlust. Nad taluvad kõrgeid temperatuure, kaotamata oma magnetilisi võimeid kauem.
Lihtne ligipääsetavus –raudoksiid ja muud ferriitmagnetite valmistamiseks kasutatavad materjalid on küllaldaselt saadaval ning tänu sellele on need magnetid kulutõhusad ja kergesti ligipääsetavad.
Puudused
Siin on ferriitmagnetite puudused.
Madalam magnettugevus -Ferriitmagnetitel on väiksem magnettugevus kui neodüümmagnetitel. See muudab need väiksemate kõlarite jaoks vähem sobivaks.
mahukas-võimsa heli tekitamiseks peavad ferriitmagnetid vajaliku magnettugevuse tekitamiseks olema raskemad.
Ei sobi väiksematele kõlaritele -väiksema magnettugevuse tõttu ei sobi ferriitmagnetid väiksematele ja kompaktsetele kõlaritele.
Neodüümi magnetid
Valmistatud sulamistNeodüüm, raud ja boor, neodüümmagnetid näitavad võimsaimat magnetilist tugevust isegi väikestes mõõtmetes. Need magnetid on ideaalne valik väiksemate, kompaktsete ja suure jõudlusega kõlarite jaoks, nagu kõrvaklapid, kõrvaklapid ja kompaktsed Bluetoothi kõlarid.
Eelised
Siin on neodüümmagnetite eelised.
Kõrge magnetism -Neodüümmagnetid on kõige magnetiliselt laetud magnetid, kuna need võivad luua palju tugevamaid magnetvälju kui ferriit ja teised magnetid. Tänu oma suurele magnetilisusele suudavad neodüümmagnetid edastada kvaliteetset heli isegi väiksemates kõlarites.
kerge –väike neodüümmagnet suudab pakkuda palju tugevamat magnetvälja tugevust kui ferriit ja teised magnetid. Seetõttu on neid väiksemates suurustes ja neid on lihtne muuta sellisteks toodeteks nagu kohandatud ringimagnetid ja käevõru magnetpallid.
Heli taasesitus -neodüümmagnetid tagavad parema kontrolli häälepooli ja diafragma liikumise üle, muutes need parimaks valikuks täpse ja puhtama heli taasesitamiseks. Need sobivad ideaalselt suure jõudlusega heliseadmete jaoks.
Puudused
Siin on neodüümmagnetite puudused.
kulukas –neodüüm on haruldaste muldmetallide element, mis tähendab, et nende magnetite tootmisega seotud kulud on suured. Kõlarite kõrge hinna põhjuseks on tõenäoliselt nende magnetite kõrge hind.
altid korrosioonile –Erinevalt ferriitmagnetitest on neodüümmagnetid korrosioonile, roostele ja niiskusele vastuvõtlikumad. Kui neodüümmagnetid pole korralikult kaitsva materjaliga kaetud, võivad need kaotada oma magnetilised omadused, eriti niiskes ja söövitavas keskkonnas.
Kuumuse suhtes tundlik -Kõrgemad temperatuurid võivad ka neodüümmagnetitel oma magnettugevust kaotada. See tähendab, et neid magneteid ei saa kasutada heliseadmetes, mis on mõeldud kasutamiseks äärmuslikes kuumades tingimustes.
Alnico magnetid
Valmistatud alumiiniumi, nikli, koobalti ja muude elementide, nagu raud ja vask, sulamist. Kui see oli tööstusstandard,Alnico magnetidon nüüd vähem levinud ferriit- ja neodüümmagnetite populaarsuse tõttu.
Eelised
Siin on Alnico magnetite eelised.
Alnico Magnets loovad stabiilsema magnetvälja, mis aitab kaasa sujuvamale heliproduktsioonile.
Alnico magnetid on väga kuumakindlad, mis tähendab, et need töötavad tõhusalt kõrge kuumuse tingimustes.
Alnico Magnets on tuntud oma loomuliku heli taasesituse poolest. See omadus muudab need teatud inimeste jaoks ihaldusväärseks.
Puudused
Siin on Alnico magnetite puudused.
Selliste elementide nagu koobalti maksumuse tõttu on nende magnetite tootmine kulukas, mis muudab lõpptoote kallimaks.
Alnico magnetitel on madalam magnettugevus kui isegi ferriitmagnetitel, mis tähendab, et vajaliku magnettugevuse loomiseks on vaja palju suuremaid magneteid.
Alnico kõlarid on vähem levinud teiste ferriit- või neodüümmagnetitega valmistatud kõlarite populaarsuse ja kulutõhususe tõttu.
Järeldus
Lühidalt öeldes on magnetid kõlarite jaoks vajalikud, kuna need pakuvad elektrienergia muundamiseks helienergiaks üliolulist magnetvälja. Magnetid loovad magnetvälja, mis interakteerub häälepooli magnetväljaga. Vastuseks sellele liigub häälemähis, mis paneb diafragma liikuma. Diafragma liikumise tulemusena tekivad helilained. Neodüümmagnetid on nende suure magnetilisuse ja tugevuse tõttu kõige populaarsem magnetitüüp. Neid on erineva suuruse ja kujuga, näiteks kaaremagnetid või nööpnõelaga magnetid. Ferriitmagnetid pakuvad ka korralikku magnetismi ja need on odavamad. Seega vali oma magnetid targalt järgmisel korral, kui lähed magneteid jahtima.