Alto-falantes são transdutores eletro-acústicos, ou seja, dispositivos que convertem energia elétrica (sinais elétricos) em energia acústica (sons).
O tipo mais comum e tradicional de alto-falante é o eletrodinâmico de bobina móvel.
Encontrado com capacidade de reproduzir sons de pot6encias entre 50 mW e mais de 1 000 W esses alto-falantes se mantém firmes na sua utilização prática, mesmo depois de mais de 60 anos de sua invenção.
Na figura 1 temos alguns tipos comuns de alto-falantes, como hoje os encontramos na maioria das aplicações práticas.
Para entender como funciona um alto-falante comum eletrodinâmico, partimos da estrutura básica mostrada na figura 2.
Uma bobina é presa a um cone que pode movimentar-se para frente e para trás preso por uma articulação em suas bordas.
Essa bobina está dentro do campo magnético de um imã, reforçado por uma peça polar de metal ferroso.
Quando uma corrente elétrica, correspondendo a um sinal de áudio, circula por essa bobina, é criado um campo magnético que interage com o campo do imã e da peça polar.
Dessa forma, é criada uma força cujo sentido vai depende da polaridade do sinal, movimentando o cone para frente e para trás.
Assim, se o sinal aplicado for uma corrente alternada, o cone vai movimentar-se para frente e para trás na mesma freqüência e com uma característica de movimento cuja forma de onda corresponde ao sinal original.
Serão então produzidas ondas de compressão e descompressão do ar em contacto com cone, as quais se propagarão pelo espaço na forma de ondas sonoras, conforme mostra a figura 3.
A potência dessa onda sonora depende de diversos fatores como a potência do sinal aplicado e também as próprias características mecânicas do material usado no cone.
A membrana do cone dos alto-falantes tradicionais era feita de papelão, mas nos alto-falantes modernos são feitas de plásticos com características especiais que possibilitem a reprodução do som da forma mais fiel possível.
A rigidez do cone, mais a espessura do fio usado na bobina, determinam a capacidade (potência) de reprodução de um alto-falante.
Se aplicarmos a um alto-falante uma potência maior do que ele pode reproduzir pode ocorrer o rompimento do cone, interrupção da bobina ou "queima" do alto-falante.
Fidelidade de Reprodução
Analisando a figura 4 vemos que os sons das diversas faixas de freqüências são reproduzidos em regiões diferentes do cone.
Comprimentos de onda maiores, como os dos sons graves (baixas freqüências), precisam de maior superfície de reprodução.
Por esse motivo, os alto-falantes tradicionais têm dimensões de acordo com a faixa de ondas ou sons que devem reproduzir.
Isso significa que os alto-falantes são divididos em grupos conforme a faixa de sons, conforme mostra a figura 5.
A divisão mais comum é que usa três alto-falantes num sistema de som, sendo um para os sons graves, outro para os médios e um terceiro para os agudos, conforme mostra a figura 6.
Essa divisão o tweeter (alto-falantes de agudos) é um alto-falante pequeno que se destina à reprodução dos sons de altas freqüências.
O mid-range (alto-falante de médios) se destina a reprodução dos sons médios e o woofer (alto-falante de graves), de grandes dimensões, se destina à reprodução dos sons graves.
Para que cada alto-falante receba apenas a faixa de freqüências que deve reproduzir, nos sistemas de som é usado um filtro divisor de freqüências.
Esse filtro garante que o tweeter receba apenas os agudos, pois se ele receber o grave, não podendo reproduzir esses sons ele os converte em calor causando perdas no sistema e até sendo sobrecarregado com a eventual queima.
Nos sistemas de som, principalmente automotivo, é ainda comum encontrarmos alto-falantes tri-axiais.
Esses alto-falantes, possuem uma estrutura mecânica que reúne cones de graves, médios e agudos num sistema único de modo a permitir a reprodução boa de toda a faixa audível.
Potência, Impedância e Fase
Os alto-falantes são especificados pela sua potência máxima e pela sua impedância.
A potência de um alto-falante não indica quanto de som ele vai produzir quando ligado a um amplificador, mas sim o máximo que ele suporta.
Não adianta nada colocar alto-falantes de 200 W no som de seu carro, se o seu amplificador só produz 50.
O som obtido será apenas de 50 W. É claro que colocar alto-falantes com um pouco de mais potência dá segurança ao sistema, pois teremos certeza de que nunca eles serão sobrecarregados.
Mas essa margem de segurança não precisa ser muito grande. É muito comum que os fabricantes de alto-falantes indiquem a potência dos seus produtos em watts PMPO.
O valor "PMPO" falseia a potência real de um produto que tem uma potência real muito menor. Assim, um alto-falante indicado para 500 Wpmpo, talvez não suporte mais do 50 a 100 Wrms (potência real), o que exige muito cuidado de quem o usa!
Uma outra especificação importante dos alto-falantes é a sua impedância, medida em Ω.
A impedância diz como o alto-falante se comporta ao ser ligado em conjunto com outros ou ligado à saída de um amplificador.
A máxima transferência da potência de um amplificador para um alto-falante ocorre quando suas impedâncias são iguais.
Assim, quando escolhemos um alto-falante para ligar a um sistema amplificador precisamos também estar atentos à sua impedância.
Além disso, quando ligamos diversos alto-falantes em conjuntos, precisamos conhecer suas impedâncias, para calcular a impedância final.
Por exemplo, se ligamos dois alto-falantes de 4 Ω em série, a impedância total será 8 Ω. No entanto, se ligarmos em paralelo esses alto-falantes, a impedância será 2 Ω. A figura 7 mostra o ocorre.
Veja, entretanto, que quando usamos um divisor, a impedância total se mantém.
Quando ligamos diversos alto-falantes iguais num sistema de som também precisamos estar atentos para a fase desses alto-falantes.
O que ocorre é que se os alto-falantes estiverem fora de fase, como mostra a figura 8. quando o cone de um se movimentar para frente num determinado instante de um sinal, o cone do outro estará se movimentando para trás.
O resultado disso é uma "interferência" destrutiva que afeta a qualidade dos sinais.
Para ligar os alto-falantes em fase precisamos observar a marca vermelho ou + nos seus terminais.
Alto-Falantes Modernos
Tecnologias modernas de fabricação de alto-falantes permitem que alto-falantes muito pequenos possam reproduzir com grande rendimento sons de uma ampla faixa de freqüências.
Isso ocorre com os alto-falantes usados nos sistemas de home-theater que podem suportar as elevadas potências dos amplificadores.
Entretanto, para esses sistemas o subwoofer que reproduz os sons muito graves como sons de explosões, terremotos, etc. ainda são bem maiores que os outros.
Também existem outras tecnologias de alto-falantes em uso, como a dos alto-falantes piezoelétricos e os alto-falantes de plasma.
Nos alto-falantes de plasma, existe um eletrodo de muito alta tensão que é gerada pelo amplificador.
Esse eletrodo atrai e repele diretamente as partículas de ar em sua volta criando assim as ondas sonoras.
Como não existem partes móveis nesse alto-falante pois ele atua eletricamente sobre o ar, obtém-se um som extremamente puro.
No entanto, o rendimento ainda é muito baixa, devendo o processo passar por um bom tempo de aperfeiçoamento.
Ver também:
* Woofer
* Tweeters
* Mid-ranges
* Full-range
* Filtros de alto-falantes
* Plasma
* PMPO
