Bạn có thể tưởng tượng một chiếc điện thoại không có loa tích hợp hoặc một buổi hòa nhạc không có những chiếc loa khổng lồ đó không? Không, bạn không thể vì sẽ vô nghĩa nếu mua một chiếc điện thoại không phát ra âm thanh hoặc đến một buổi hòa nhạc mà người biểu diễn chỉ hát ở hàng ghế đầu tiên. Loa rất quan trọng đối với các thiết bị điện tử và kỹ thuật số cũng như những thiết bị này đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Và bạn có biết bộ phận loa của điện thoại thông minh của bạn là gì không? Một nam châm cực nhỏ. Nếu không có nam châm ở trung tâm, loa sẽ không thể chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu cơ học tức là âm thanh.
Tóm tắt nhanh về lịch sử của các diễn giả; Johann Philip Reis đã tạo ra máy phát âm thanh đầu tiên vào năm 1861 bằng cách sử dụng một cuộn dây và một màng ngăn có thể chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu điện. Sau đó vào năm 1876, sử dụng cuộn dây từ tính để truyền âm thanh, Alexander Graham Bell đã phát minh ra chiếc điện thoại đầu tiên có ứng dụng thực tế. Vào thế kỷ 20, nam châm vĩnh cửu đã thay thế nam châm điện, tạo ra một cuộc cách mạng về hiệu quả và sự nhỏ gọn của loa. Vào những năm 1980, Neodymium (NdFeB) đã gây bão trên thế giới loa nhờ độ bền và độ nén từ tính vô song của nó.
Chuyển nhanh đến năm 2024 và chúng ta đã đi được một chặng đường dài từ cuộn dây và màng ngăn. Hầu hết âm thanh bạn nghe hàng ngày đều đến từ loa, nhưng đã bao giờ bạn dừng lại và tự hỏi nam châm quan trọng như thế nào đối với loa chưa? Vâng, chúng ta hãy tìm hiểu.
Nam châm là gì?
Nói một cách đơn giản, nam châm là vật liệu tạo ra một trường vô hình, tức là từ trường. Từ trường là một lực mạnh có thể hút hoặc đẩy các vật liệu khác như sắt, coban. Dựa trên khả năng tạo ra từ trường, đây là hai loại nam châm chính.
Nam châm vĩnh cửu - Nam châm vĩnh cửu là nam châm có từ trường vĩnh cửu. Nó không cần bất kỳ lực bên ngoài nào để tạo ra từ trường không đổi. Ví dụ về nam châm vĩnh cửu bao gồm Neodymium, oxit sắt và bari ferrite.
Nam châm tạm thời – nam châm tạm thời là nam châm chỉ có thể tạo ra từ trường tạm thời khi chúng chịu tác dụng của từ trường khác. Vì vậy, chúng cần một từ trường lạ để thể hiện các đặc tính từ tính.
Từ trường ổn định, liên tục và mạnh là điều cần thiết cho hoạt động của loa. Đây là lý do tại sao nam châm vĩnh cửu có tầm quan trọng hàng đầu đối với loa.
Khoa học về âm thanh
Một khía cạnh khác mà bạn cần hiểu để hiểu rõ hơn về hoạt động của loa đó là Âm thanh. Nó là một dạng năng lượng được tạo ra bởi sự rung động của các hạt trong môi trường như không khí hoặc nước.
Một vật dao động tạo ra sóng áp suất truyền qua môi trường và tạo ra sóng âm. Sóng âm thanh sau khi truyền đến tai khiến màng nhĩ rung lên và não chúng ta hiểu đó là âm thanh giúp chúng ta nghe nhạc hoặc giọng nói của người khác.
Theo hiện tượng tự nhiên này, loa chuyển đổi tín hiệu điện đến thành năng lượng cơ học tạo ra sóng âm. Nam châm đóng một vai trò rất lớn trong sự chuyển động của màng loa và tái tạo âm thanh chính xác. Một màng ngăn tạo ra sóng âm khi nó rung.
Loa hoạt động như thế nào?
Cuộn dây giọng nói, nam châm vĩnh cửu và màng loa là ba thành phần chính trong loa đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra âm thanh. Đây là cách loa hoạt động bằng cách sử dụng các thành phần này.
Cuộn dây giọng nói-Hoạt động của loa bắt đầu bằng việc tạo ra một dòng điện chạy qua cuộn dây âm thanh. Để đáp ứng với dòng điện chạy qua nó, cuộn dây âm thanh bắt đầu tạo ra từ trường. Vị trí của cuộn dây âm thanh trong loa cũng rất quan trọng để tái tạo âm thanh chính xác. Nó được đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu và sự tương tác của hai từ trường biến thiên này sẽ đẩy quá trình tạo ra âm thanh đi xa hơn.
Nam châm vĩnh cửunhư chúng ta đã biết, từ trường không đổi là đặc điểm đặc trưng của nam châm vĩnh cửu. Nam châm vĩnh cửu được lựa chọn dựa vào cường độ từ trường của nó cũng là yếu tố quan trọng cho hoạt động của loa. Khi từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo ra và cuộn dây âm thanh trùng nhau sẽ làm cho cuộn dây âm thanh chuyển động nhanh dẫn đến màng loa cũng chuyển động theo.
Cơ hoành-màng loa được gắn trực tiếp vào cuộn dây âm thanh và khi cuộn dây âm thanh di chuyển để phản ứng với sự tương tác giữa hai từ trường, màng loa là một màng mỏng và linh hoạt cũng di chuyển qua lại. Chuyển động này của cơ hoành bắt đầu một luồng không khí tạo ra sóng âm.
Và đó là cách loa tạo ra âm thanh phản ứng với tín hiệu điện. Một lần nữa, vị trí của cuộn dây âm thanh và cường độ từ trường của nam châm vĩnh cửu rất quan trọng để tạo ra sóng âm thanh phản ánh tín hiệu điện cung cấp cho loa ở bước đầu tiên. Một chiếc loa có bố cục được thiết kế đẹp mắt và các linh kiện chất lượng tốt nhất có thể dễ dàng chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm thanh với độ méo tiếng tối thiểu.
Tại sao nam châm lại cần thiết trong loa?
Dưới đây là những lý do tại sao nam châm lại cần thiết trong loa, một số lý do bạn đã biết từ bối cảnh trước.
Tạo ra một từ trường
Lý do quan trọng và rõ ràng nhất là khả năng tạo ra và liên tục cung cấp từ trường để tạo ra âm thanh của nam châm. Từ trường do nam châm vĩnh cửu tạo ra rất cần thiết cho sự chuyển động của cuộn dây, đây là một bước quan trọng trong hoạt động của loa.
Kích hoạt chuyển động của màng ngăn
Chuyển động của màng loa có nhiệm vụ tạo ra sóng âm và nó chỉ có thể chuyển động nếu nam châm cung cấp từ trường cho cuộn dây chuyển động khi màng ngăn được gắn trực tiếp vào cuộn dây.
Chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm thanh
Thông qua nhiều bước hoạt động trong loa, nam châm giúp tạo ra chuyển động từ đó chuyển đổi tín hiệu điện thành năng lượng cơ học dẫn đến tạo ra sóng âm thanh.
Kiểm soát việc tái tạo âm thanh
Chuyển động chính xác của màng loa đồng bộ với tín hiệu điện rất quan trọng để tạo ra âm thanh chính xác, rõ ràng và không bị biến dạng. Cường độ và tính nhất quán của từ trường giúp kiểm soát việc tái tạo âm thanh chính xác.
Ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh
Kích thước và độ bền của nam châm cũng ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh do loa tạo ra. Khi kích thước và sức mạnh của nam châm tăng lên thì khả năng tạo ra âm thanh mạnh mẽ của nó cũng tăng lên, đặc biệt là ở tần số thấp hơn.
Xác định âm lượng của âm thanh
Sức mạnh của nam châm cũng là nguyên nhân tạo ra âm thanh to hơn. Nam châm vĩnh cửu mạnh di chuyển màng loa nhanh hơn giúp tăng cường âm lượng phát ra.
Ảnh hưởng đến kích thước loa
Kích thước của nam châm cũng rất quan trọng đối với kích thước của loa. Nam châm lớn hơn và mạnh hơn được sử dụng cho loa lớn để tạo ra âm thanh mạnh mẽ hơn. Đối với các loa nhỏ và gọn như tai nghe hoặc loa di động, nam châm nhỏ hơn và mạnh hơn như Neodymium được sử dụng.
Cân bằng đáp ứng tần số
Đáp ứng tần số của loa cũng phụ thuộc vào kích thước và độ bền của nam châm. Nam châm lớn hơn thường rất hiệu quả trong việc tạo ra âm thanh tần số thấp trong khi nam châm nhỏ hơn có thể xử lý tần số cao hiệu quả hơn.
Đảm bảo hiệu suất lâu dài
Nam châm neodymium và ferrite là những ví dụ về nam châm vĩnh cửu mạnh. Chúng đảm bảo tạo ra từ trường mạnh và nhất quán trong thời gian dài hơn. Điều này giúp tăng cường độ bền của loa và đảm bảo hiệu suất lâu dài mà không cần phải bảo trì và/hoặc thay thế thường xuyên.
Vì vậy, nam châm mạnh là yếu tố quan trọng để loa hoạt động tốt nhất, có tuổi thọ lâu dài và tạo ra âm thanh mạnh mẽ với chất lượng tốt nhất trên các dải tần khác nhau.
Các loại nam châm được sử dụng trong loa
Các loại loa khác nhau sử dụng các loại Nam châm khác nhau dựa trên kích thước, độ bền, giá cả và các yếu tố khác của chúng. Các loại nam châm phổ biến nhất là Nam châm Ferrite, Nam châm Neodymium và ít phổ biến hơn là Nam châm Alnico. Dưới đây là lời giải thích chi tiết về mọi loại nam châm được sử dụng trong loa.
Nam châm Ferrite
Nam châm Ferrite được sản xuất bằng hợp chất gốm oxit sắt được trộn với các vật liệu khác như bari hoặc strontium cacbonat. Chúng là loại loa được sử dụng phổ biến nhất vì chúng có độ bền từ tính tốt và giá cả phải chăng.
Thuận lợi
Dưới đây là những ưu điểm của Nam châm Ferrite.
Khả năng chi trả –Nam châm ferrite luôn có sẵn vì chúng không đắt như các nam châm khác để sản xuất hàng loạt. Điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn hợp lý cho những chiếc loa thân thiện với ngân sách có chất lượng tốt và kích thước lớn hơn.
Cuộc sống lâu dài -những nam châm này mang lại hiệu suất lâu dài nhờ khả năng chống ăn mòn, rỉ sét, độ ẩm và nhiệt độ cao. Chúng có thể chịu được nhiệt độ cao mà không mất khả năng từ tính lâu hơn.
Khả năng tiếp cận dễ dàng –oxit sắt và các vật liệu khác được sử dụng để sản xuất nam châm ferrite có sẵn rất nhiều và do đó, những nam châm này tiết kiệm chi phí và dễ dàng tiếp cận.
Nhược điểm
Đây là những nhược điểm của nam châm ferrite.
Cường độ từ thấp hơn-nam châm ferrite thể hiện cường độ từ tính thấp hơn nam châm neodymium. Điều này làm cho chúng ít phù hợp hơn với các loa nhỏ hơn.
Cồng kềnh-Để tạo ra âm thanh mạnh mẽ, nam châm ferrite cần phải nặng hơn để tạo ra cường độ từ trường cần thiết.
Không phù hợp với loa nhỏ hơn-do cường độ từ tính thấp hơn nên nam châm ferrite không phù hợp với các loa nhỏ và gọn.
Nam Châm Neodymium
Được làm từ hợp kim củaNeodymium, sắt và boron, nam châm Neodymium thể hiện cường độ từ tính mạnh nhất ngay cả ở kích thước nhỏ. Những nam châm này là sự lựa chọn lý tưởng cho các loa nhỏ hơn, nhỏ gọn và hiệu suất cao như tai nghe nhét tai và loa Bluetooth nhỏ gọn.
Thuận lợi
Dưới đây là những ưu điểm của nam châm Neodymium.
Từ tính cao –Nam châm neodymium là nam châm tích điện từ nhất vì chúng có thể tạo ra từ trường mạnh hơn nhiều so với ferrite và các nam châm khác. Do có từ tính cao nên nam châm neodymium có thể mang lại âm thanh chất lượng cao ngay cả ở những chiếc loa nhỏ hơn.
Nhẹ –một nam châm neodymium cực nhỏ có thể mang lại cường độ từ trường mạnh hơn nhiều so với ferit và các nam châm khác. Đây là lý do tại sao chúng có kích thước nhỏ hơn và dễ dàng sửa chữa thành các sản phẩm như Nam châm vòng tròn tùy chỉnh và Bóng nam châm Vòng đeo tay.
Tái tạo âm thanh-nam châm neodymium giúp kiểm soát tốt hơn chuyển động của cuộn dây âm thanh và màng loa, khiến chúng trở thành lựa chọn tốt nhất để tái tạo âm thanh chính xác và trong trẻo hơn. Chúng lý tưởng cho các thiết bị âm thanh hiệu suất cao.
Nhược điểm
Dưới đây là những nhược điểm của nam châm Neodymium.
Tốn kém –neodymium là một nguyên tố đất hiếm, có nghĩa là chi phí sản xuất những nam châm này rất cao. Giá thành cao của những nam châm này rất có thể là nguyên nhân khiến loa có giá thành cao.
Dễ bị ăn mòn -Không giống như nam châm ferrite, nam châm neodymium dễ bị ăn mòn, rỉ sét và ẩm ướt hơn. Nếu không được phủ vật liệu bảo vệ đúng cách, nam châm neodymium có thể mất đặc tính từ tính, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt và ăn mòn.
Nhạy cảm với nhiệt -nhiệt độ cao hơn cũng có thể làm cho nam châm neodymium mất đi sức mạnh từ tính. Điều này có nghĩa là những nam châm này không thể được sử dụng trong thiết bị âm thanh vốn được thiết kế để sử dụng trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
Nam châm Alnico
Được làm từ hợp kim Nhôm, Niken, Coban và các nguyên tố khác như sắt và đồng. Một khi tiêu chuẩn ngành,Nam châm Alnicohiện nay ít phổ biến hơn do sự phổ biến của nam châm ferrite và neodymium.
Thuận lợi
Dưới đây là những ưu điểm của nam châm Alnico.
Nam châm Alnico tạo ra từ trường ổn định hơn, góp phần tạo ra âm thanh mượt mà hơn.
Nam châm Alnico có khả năng chịu nhiệt cao, nghĩa là chúng có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ cao.
Nam châm Alnico được biết đến với khả năng tái tạo âm thanh tự nhiên. Đặc tính này khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với một số người.
Nhược điểm
Dưới đây là những nhược điểm của nam châm Alnico.
Do giá thành của các nguyên tố như Cobalt nên việc sản xuất những nam châm này rất tốn kém, khiến sản phẩm cuối cùng đắt hơn.
Nam châm Alnico thể hiện cường độ từ tính thấp hơn cả nam châm ferrite, điều đó có nghĩa là cần có kích thước lớn hơn nhiều của những nam châm này để tạo ra cường độ từ tính cần thiết.
Loa Alnico ít phổ biến hơn vì sự phổ biến và tiết kiệm chi phí của các loa khác được làm bằng nam châm ferrite hoặc neodymium.
Phần kết luận
Tóm lại, nam châm rất cần thiết cho loa vì chúng cung cấp từ trường quan trọng cho việc chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm thanh. Nam châm tạo ra từ trường tương tác với từ trường của cuộn dây âm thanh. Đáp lại điều đó, cuộn dây âm thanh di chuyển làm cho màng loa chuyển động. Sự chuyển động của màng ngăn tạo ra sóng âm. Nam châm Neodymium là loại nam châm phổ biến nhất vì có từ tính và độ bền cao. Chúng có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau như nam châm Arc hoặc nam châm đinh ghim. Nam châm Ferrite cũng cung cấp từ tính tốt và rẻ hơn. Vì vậy, hãy chọn nam châm một cách khôn ngoan khi bạn đi săn nam châm.