Cómo funcionan los altavoces es una de las preguntas qué más se realizan en muchos foros de búsquedas.
Historia de los altavoces:
El altavoz actual es obra del físico británico Oliver Lodge que lo inventó en 1898 junto con Edward W. Kellog y Richard W. Rice. Lo patentaron en 1925.
Estos primeros altavoces estaban diseñados de forma ligeramente diferente a los actuales debido principalmente al precio de los materiales que disponían en la época. Utilizaban dos electroimanes en lugar de los imanes permanentes que se ven habitualmente en los altavoces modernos.
Partes de los altavoces:
Los altavoces pueden variar en la cantidad de sus componentes, pero un altavoz típico dinámico consta de:
- Imán
- Bobina
- Marco o caja
- Cono o diafragma
- Araña o suspensión
- Cableado
Cómo funcionan:
Los altavoces funcionan modificando la presión existente en el aire. Diferentes ondas sonoras crean diferentes sonidos con diferentes intensidades. Si se pueden controlar esas ondas de presión suficientemente, se puede recrear prácticamente cualquier sonido.
Un altavoz tiene un imán permanente fijo y un electroimán móvil unidos a un cono. La electricidad pasa por el electroimán (también llamado bobina), el cual será atraído o alejado del imán fijo. Estos cambios harán que la señal de la bobina empuje hacia dentro y hacia fuera el cono del altavoz, generando el sonido. Estos movimientos generan el sonido que será oído luego.
Variaciones de voltaje es igual a variación de la intensidad sonora:
Podemos controlar la fuerza que tiene el electroimán así como la cantidad de movimiento de la bobina móvil. Esto lo podemos hacer mediante la potencia eléctrica que administramos a la bobina móvil. Cuanto mayor sea la potencia eléctrica, mayor será el desplazamiento de la bobina de voz.
Por tanto, la potencia está directamente relacionada con la amplitud de la señal. Una mayor cantidad de energía eléctrica significa mayor potencia y mayor sonoridad.
La frecuencia de la señal varía la frecuencia del sonido:
También podemos controlar a qué velocidad se mueve la bobina móvil. Al utilizar una señal eléctrica de AC para moverla bobina móvil, los polos del campo electromagnético cambian su posición. Si cambiamos los polos, cambia la forma en que la bobina móvil interactúa con el imán permanente. Obliga a la bobina móvil a moverse hacia adelante y hacia atrás a la misma frecuencia que la señal eléctrica.
¿Por qué los altavoces se meten en cajas?
Cuando el cono se mueve, el altavoz crea una onda sonora gracias a los cambio de presión tanto por delante como por detrás. Cuando mueve el aire hacia atrás crea un cambio de presión negativa. Si la longitud de onda de esa frecuencia a la que se mueve es grande en relación al propio cono se generarán cancelaciones de sonido.
Por lo tanto, debido a la distancia que hay las frecuencias graves no se pueden escuchar. Para que un altavoz funcione bien en todas las frecuencias, debemos evitar que estas superposiciones se produzcan.
Un bafle tiene que ser grande para evitar la cancelación de las bajas frecuencias, por lo que no es práctico en la mayoría de las aplicaciones. Las cajas cerradas permiten una forma más práctica de hacerlo.
Tweeters y graves:
Normalmente los altavoces que compramos tienen dos altavoces en uno. Son similares pero cambian en el diámetro de su cono. Cada uno está especializado en un rango de frecuencias para así conseguir un sonido más claro y mucho más compensado.
Si el transductor es pequeño, no puede mover mucho aire y le costará generar graves a un nivel útil. Al contrario, cuanto mayor es la cantidad de aire que puede mover, mayor son los cambios de presión y por tanto frecuencias más graves puede reproducir.
A medida que aumenta la frecuencia que debe ser reproducida, disminuye la longitud de onda, entonces los altavoces suelen emiten un sonido que coincide con la frecuencia correspondiente al diámetro del cono del altavoz. Hace que el sonido no sea equilibrado ni suene bien. La solución más sencilla es utilizar altavoces de diferentes tamaños, cada uno de ellos adaptado a unas frecuencias determinadas, es decir, las diferentes frecuencias del espectro audible dividido normalmente entre graves y agudos.