Impedancja w głośnikach: kiedy sygnał audio napotyka na opór

Termin impedancja pochodzi od łacińskiego słowa „impedire” i oznacza coś w rodzaju „hamować” lub „utrudniać”. Zasadniczo impedancja – znana również jako impedancja w kontekście prądu zmiennego – opisuje rezystancję w obwodzie elektrycznym. Wyjaśniamy fizyczne zasady impedancji elektrycznej i co ma ona wspólnego z głośnikami hi-fi.

Co dokładnie oznacza om?

Symbolem jednostki om jest wielka grecka omega. We wzorach matematycznych wartość jest podawana z literą R oznaczającą „rezystancję” (czyli opór). Nazwa jednostki pochodzi od nazwiska niemieckiego fizyka Georga Simona Ohma.

Co to jest Prawo Ohma?

Głównymi zmiennymi w obwodzie elektrycznym są natężenie prądu podawane w amperach (liczba elektronów przewodzonych w określonym czasie) i napięcie prądu w woltach (napęd elektronów). Opór elektryczny w obwodzie elektrycznym zmniejsza natężenie prądu. Dlatego na przykład materiały o niskim oporze elektrycznym są używane jako przewodniki elektryczne. Zależność między tymi wartościami opisuje prawo Ohma.

Tak wygląda formuła URI:

➥ U = I x R

➥ U oznacza napięcie podane w woltach (V)

➥ R oznacza, jak już wcześniej wspomniano, rezystancję podaną w omach (Ω)

➥ I oznacza natężenie prądu, określone w amperach (A)

Ta relacja może być wyjaśniona za pomocą poniższego przykładu: Koń ciągnie wóz z cegłami w górę.

Moc konia można porównać z napięciem prądu (U). Liczba cegieł odpowiada natomiast natężeniu prądu (I) lub liczbie elektronów przepływających przez przewód. Nachylenie góry odpowiada rezystencji (R). Jeśli nachylenie staje się bardziej strome, a rezystancja wzrasta, koń może przetransportować mniej cegieł przy takim samym wysiłku.

Odtwarzając to video, wyrażasz zgodę na politykę prywatności YouTube.
Dowiedz się więcejOtwiera się w nowej karcie

Odtwórz video

Zawsze otwieraj video w serwisie YouTube

Dlaczego w głośnikach występują różne rezystancje?

W przypadku głośników kwestia rezystancji lub impedancji staje się bardziej skomplikowana: z jednej strony do ich działania wykorzystywany jest prąd zmienny, a nie prąd stały, a z drugiej strony cewki i kondensatory są używane jako komponenty. Oprócz rezystancji omowej, odbiorniki te mają również tak zwaną reaktancję. Reaktancję występuje, ponieważ komponenty tylko pochłaniają energię, a następnie uwalniają ją ponownie poza fazą. W przypadku rezystancji czynnej (rezystancji omowej), moc jest przekształcana, tj. generowane jest ciepło lub światło. Jeśli chodzi o rezystancję kondensatorów i cewek, należy wiedzieć, że impedancja zależy tutaj od częstotliwości.

• Kondensatory: Reaktancja pojemnościowa maleje wraz ze wzrostem częstotliwości.
• Cewki: Wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta również reaktancja indukcyjna

Impedancja jest zatem sumą efektywnej rezystancji i reaktancji. Jeśli więc na głośniku znajduje się stała liczba omów, jest to zawsze tylko wartość orientacyjna. Jest ona często określana jako „impedancja nominalna”. Z reguły jest to najniższa wartość omowa.

Przejdźmy teraz do strony praktycznej: Co temat impedancji ma wspólnego z głośnikami i wzmacniaczami?

Dowiedz się więcej: Czym jest pasmo przenoszenia?

Impedancja w systemach hi-fi

W przypadku sygnałów audio, prąd zmienny o różnych częstotliwościach jest przesyłany ze wzmacniacza do głośników. W klasycznym systemie audio, napięcie prądu jest dostarczane przez wzmacniacz, a głośniki (ze wspomnianymi cewkami i kondensatorami) stanowią rezystory w obwodzie.

Konkretnie oznacza to, że napięcie dostarczane przez wzmacniacz musi odpowiadać impedancji głośników.

Co oznaczają parametry podane w omach w głośnikach i wzmacniaczach?

Gdy sygnały audio przepływają w formie prądu zmiennego od wzmacniacza do głośnika, powstaje rezystancja w obwodzie spowodowana przez głośniki. Jak wysoka jest ta rezystancja, zależy od modelu głośnika. W Niemczech większość głośników ma impedancję o wartości 4 omów. Ale wyższe (8 i 16) i niższe wartości (2) są również możliwe. Dane impedancji dla wzmacniaczy wskazują natomiast, do jakich głośników przeznaczony jest dany wzmacniacz.

Amplitunery w sklepie Teufel

Co zrobić, jeśli wartość omowa głośników jest niższa od naszego wzmacniacza?

Zgodnie z prawem Ohma, im niższa impedancja głośnika, tym więcej prądu będzie dostarczał wzmacniacz. Jednak zbyt duży przepływ prądu może doprowadzić do pogorszenia dźwięku, a nawet spowodować wyłączenie wzmacniacza z powodu przegrzania obwodu bezpieczeństwa. W najgorszym przypadku można uszkodzić tranzystory wzmacniacza. Dlatego też wzmacniacz i głośnik muszą być do siebie dopasowane pod względem impedancji:

➥ Idealnie byłoby, gdyby impedancja głośników odpowiadała specyfikacji wzmacniacza. W ten sposób wzmacniacz o wartości 6 omów może być użyty do napędu głośnika o impedancji nominalnej od 4 do 8 omów.

➥ W praktyce bardzo rzadko zdarzają się awarie, gdy głośniki o impedancji nominalnej 4 omów są podłączone do wzmacniacza o wartości 6 omów.  Jeśli wzmacniacz jest przez dłuższy czas ustawiony na maksymalnej głośności, ewentualnie może nastąpić uszkodzenie lub utrata mocy.

Uwaga: Głośniki Teufel pracują z impedancją nominalną od 4 do 8 omów. Impedancja głośników generalnie zmienia się w zależności od poziomu ciśnienia akustycznego i odtwarzanej częstotliwości dźwięku.

Opór jest tutaj zbędny – te produkty Teufel na pewno Cię przekonają

▶ ULTIMA 40 KOMBO 3Otwiera się w nowej karcie: Dźwięk stereo w najlepszym wydaniu – ULTIMA 40 i amplituner KOMBO 62 Mk2 to nie tylko świetny zestaw do słuchania muzyki, ale także doskonały system do gier, telewizji i radia. Amplituner zapewnia 130 W mocy na każdy kanał i wraz z trójdrożnymi głośnikami odtwarza niesamowicie zróżnicowany i potężny dźwięk. Oprócz Bluetooth z AAC, na pokładzie znajduje się również radio DAB+/FM.

▶ ULTIMA 40 Surround + Denon X2800H DAB „5.1-Set“Otwiera się w nowej karcie: Dzięki temu systemowi otrzymujesz gotowy do gry i doskonale dostrojony system kina domowego, który można również łatwo zaktualizować za pomocą Dolby Atmos. Od subwoofera po głośniki wysokościowe, wszystko w tym zestawie jest najwyższej klasy. Jeśli chodzi o dźwięk, jesteś katapultowany w wymiar 3D. Centrum sterowania stanowi wysokiej klasy amplituner AVR firmy Denon, który oferuje praktycznie wszystkie istotne standardy i interfejsy.

Dźwięk stereo dla wszystkich fanów

Wniosek: najważniejsze fakty dotyczące głośników i impedancji

• Om jest jednostką rezystancji elektrycznej lub impedancji w obwodzie prądu zmiennego.
• Prawo Ohma mówi, że jeśli impedancja jest niska, a napięcie stałe, natężenie prądu zwiększa się.
• Wartość impedancji jest sumą aktywnej rezystancji i reaktancji.
• W przypadku głośników określana jest tak zwana impedancja nominalna, przy czym jest to wartość orientacyjna.
• Właściciele systemów audio powinni upewnić się, że impedancja głośników odpowiada mocy dostarczanej przez wzmacniaczOtwiera się w nowej karcie.
• Każdy wzmacniacz w systemie hi-fi jest przeznaczony do podłączenia do określonej impedancji. Wybór głośników i słuchawek powinien być zatem w miarę możliwości zgodny z impedancją wzmacniacza.
• Jeśli połączysz urządzenia, które nie są do siebie optymalnie dopasowane, może to spowodować utratę jakości, zwykle pod względem głośności.