Prąd i siła

Prąd i siła

Felietony

W tym kwietniowym numerze AUDIO po raz drugi przywołamy postać Isaaca Newtona. Nie, nie jest on założycielem żadnej firmy audio, słynnym konstruktorem, właścicielem patentu. Ani tym bardziej złotouchym ekspertem i autorem recenzji na jakimkolwiek blogu.

Jeżeli kogoś odstrasza fizyka, niech przyjmie do wiadomości, że był historykiem, filozofem i badaczem Biblii (za Wikipedią). Jeżeli kogoś odstrasza Biblia, niech przyjmie do wiadomości, że tutaj zajmiemy się jednak fizyką. Nie polityką.

Swoją drogą, szerokie horyzonty Newtona, nawet bez jego błysku geniuszu, bardzo przydałyby się każdemu audiofilowi, pomagając zarówno głębiej przeżywać muzykę, jak też rozumieć działanie urządzeń jej służących. Gdzie wyraz "służących" wcale nie oznacza, że urządzenia podporządkowują się muzyce - one są podporządkowane wyłącznie prawom fizyki.

Do przypomnienia Newtona, a dokładnie drugiego prawa dynamiki, skłania test z poprzednich stron. Można ten felieton traktować jako suplement, będzie on miał szczególną wartość dla tych, którzy są zainteresowani JBL-ami 4376, ale wciąż mają pewnego rodzaju obawy. Jednak wszyscy, którzy są podszyci strachem przed dużymi głośnikami niskotonowymi, też skorzystają. Przyznaję, że niedawno w jakimś teście już podobny "wykładzik" przeprowadziłem, ale 15-calowy woofer JBL-a aż się prosi o taki komentarz.

W sprawie dużych głośników niskotonowych panuje ciekawa niekonsekwencja, nie jest to nawet spór, bo większość jest gotowa uznawać obydwa "fakty", skupiając się na tym, który jest wygodniejszy w danej sytuacji. Pierwszy z nich w zasadzie nie potrzebuje cudzysłowu, bo też faktem jest - większe głośniki mają wyższą efektywność. Nie jest to żelazna reguła, bowiem o efektywności decyduje więcej parametrów, niż tylko powierzchnia membrany, jeżeli jednak w określonych proporcjach powiększymy wszystkie elementy głośnika, efektywność wzrośnie.

Pośrednio dowodzi tego sytuacja: gdy jeden głośnik zastąpimy dwoma, efektywność takiego zespołu wzrośnie o 3 dB (czułość zwykle wzrasta nawet o 6 dB, ale dlatego, że zwykle dwa głośniki o określonej impedancji łączymy równolegle, a wtedy i prąd płynie dwa razy większy, wydziela się dwa razy większa moc, co daje kolejne 3 dB).

Duże i "proporcjonalne" głośniki niskotonowe są jednak drogie, wymagają dużych obudów (wielkość obudowy też musi rosnąć proporcjonalnie), czym sprawiają też kłopot estetyczny. Mimo to ci, którzy szczególnie potrzebują wysokiej efektywności, a więc użytkownicy wzmacniaczy lampowych, często decydują się na takie rozwiązanie, mające zresztą poparcie w historii sprzętu Hi-fi- dawniej wzmacniacze miały mniejsze moce, a głośniki były większe. Jakoś to grało, a według niektórych - lepiej niż dzisiaj...

I tutaj następuje wolta. Pojawia się jeszcze bardziej rozpowszechniona opinia, że duże głośniki są "trudniejsze do napędzenia", potrzebują "więcej prądu" itp. Określenia te mają gdzieś swój sens, ale są zwykle stosowane w sytuacjach tylko pozornie mających związek z "wydajnością" i "prądem". "Prąd" znowu biorę w cudzysłów, jak wcześniej "fakty", bo chociaż prąd jest zjawiskiem, a także parametrem fizycznym, to w języku audiofilskim stał się wytrychem, wycierają nim sobie gębę, a zwłaszcza klawiaturę, ci, którzy zwykle nie znają prawa Ohma.

Nie znał go i Newton (żył przed Ohmem i Amperem), więc się prądu nie czepiał. Proponuję nie używać słów, których znaczenia nie znamy, bo głupio wychodzi.

Sprawa prądu to sprawa impedancji (głośnika) i napięcia (na zaciskach wzmacniacza); wzmacniacz "nic nie wie" o wielkości głośnika; "wymagający" może być malutki głośnik (o bardzo niskiej impedancji), a bardzo duży (o wysokiej impedancji) - jak ciastko z kremem. Tak czy inaczej, moc elektryczna dostarczona do większego głośnika, jest sprawniej zamieniana na moc akustyczną, niż dostarczona do mniejszego (o czym wzmacniacz też "nic nie wie"; wie tylko system pomiarowy i nasz słuch).

Ale lekcja się już kończy, a Newton czeka. Inaczej formułowanym zarzutem pod adresem dużych głośników jest to, że na skutek dużej masy ich membran są "wolniejsze" od małych głośników. To ważny, ale odrębny, właśnie "niutonowski" aspekt sprawy; żeby go zrozumieć, nie trzeba znać prawa Ohma! Trzeba "tylko" przypomnieć sobie drugą zasadę dynamiki: F = m x a. Co my tu mamy?

Siłę, masę i przyspieszenie. Autorom mówiącym i piszącym o "szybkich" głośnikach, chodzi zapewne o przyspieszenie. Jak widać, jeżeli siła jest stała, to zwiększenie masy zmniejsza przyspieszenie ("pogarsza szybkość"). Faktycznie, jeżeli zwiększymy masę membrany danego głośnika, czy to poprzez zmianę jej materiału, pogrubienie, czy również teoretyczne zwiększenie powierzchni - ale bez zmian w pozostałych elementach głośnika - przyspieszenie będzie proporcjonalnie niższe. Ale kto powiedział, że siła nie może ulec zmianie?

"Wystarczy" proporcjonalnie zwiększyć siłę, aby zrekompensować wzrost masy i utrzymać żądane przyspieszenie; można zresztą siłę zwiększać niemal dowolnie, uzyskując dowolne "przyspieszenia" głośników dużych i małych. A od czego zależy siła w konstrukcji głośnika? Przede wszystkim od "siły" układu napędowego - od indukcji magnetycznej w szczelinie, w której porusza się cewka, i od długości uzwojenia cewki, będącego w tej szczelinie (współczynnik siły B x l).

Przy takiej samej cewce, jeżeli indukcja jest wyższa, powstaje większa siła, zdolna nadawać wyższe przyspieszenie poruszanej przez nią masie. Większa indukcja to droższy układ magnetyczny, ale to oczywiste, że głośniki niskotonowe wysokiej jakości mają układy magnetyczne "proporcjonalne" do swojej wielkości (i masy membrany). Nie wszystkie duże głośniki są "szybkie". Tak jak i małe.

Nie wiedząc nic o ich "napędach" i parametrze B x l, a wypowiadając się na temat "szybkości" (prawidłowo - przyspieszenia), sądzimy je tak, jakbyśmy nie wiedząc, jaki jest silnik pod maską samochodu, oceniali: "ile do setki". Co więcej, jeżeli współczynnik B x l jest niski, to żaden prąd tego nie zmieni - nie poprawi odpowiedzi impulsowej. I co? I nic tu nie było o polityce.

Andrzej Kisiel

Zobacz także
Audio - wrzesień 2018

Czytaj bieżący numer na swoim tablecie za darmo!

Zapraszamy na wielką galę EISA - w tym roku aż 35 nagród dla urządzeń audio - stereo i wielokanałowych, stacjonarnych i przenośnych, analogowych i cyfrowych. Kolumny, słuchawki, wzmacniacze, odtwarzacze, gramofony, daki, amplitunery, całe systemy... To najważniejszy ...

Kup ten numer Zaprenumeruj Przejrzyj

Newsletter
zapisz się i zyskaj
Zamów newsletter, a co tydzień otrzymasz porcję
wyselekcjonowanych wiadomości ze świata
audio-video i muzyki.
Teraz przy zapisaniu się na
newsletter otrzymasz bieżące
e-wydanie magazynu AUDIO
Okładka Audio