Что такое сопротивление?
Сопротивление (электрическое сопротивление) – это свойство какого-либо проводника оказывать сопротивление электрическому току, проходящему через него. Вот так все просто!
Давайте проведем аналогию с гидравликой. В нашем случае получается, что проводник электрического тока – это шланг или труба. Теперь давайте подумаем, какой из предметов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды: садовый шланг или нефтяная труба?
Понятное дело, что садовый шланг, так как его диаметр в разы меньше, чем диаметр нефтяной трубы.
Тогда другой вопрос. Какой шланг будет обладать бОльшим сопротивлением потоку воды с учетом того, что их длины и диаметры равны?
Разумеется, гофрированный. Вода будет “цепляться” за его стенки, что приведет к тому, что они будут мешать потоку воды.
Тогда еще вот такая задачка. Есть два абсолютно одинаковых шланга, но один длиннее, а другой короче. Какой из шлангов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды?
Думаю тот, который длиннее. Ответ очевиден.
Импеданс и его влияние в акустической системе
Сам столкнулся с этой темой давно, но разобраться решил, когда начал серьёзно заниматься акустическими измерениями. Немного покапал в инете, немного пообщался с друзьями и в конце концов нарисовалась данная статья, которая надеюсь поможет в нашем непростом деле.
Импеданс
– это комплексное (полное) сопротивление двухполюсника для гармонического сигнала, которое имеет активную и реактивную составляющие. Обычно импеданс акустических систем равен 4, 6 или 8 Ом. Импедансом так же называется отношение комплексной амплитуды напряжения гармонического сигнала, прикладываемого к двухполюснику, к комплексной амплитуде тока, протекающего через двухполюсник.
Пример импеданса акустической системы:
В отличие от резистора, электрическое сопротивление которого характеризует соотношение напряжения к току на нём, попытка применения термина электрическое сопротивление к реактивным элементам (катушка индуктивности и конденсатор) приводит к тому, что сопротивление идеальной катушки индуктивности стремится к нулю, а сопротивление идеального конденсатора — к бесконечности.
Сопротивление правильно описывает свойства катушки и конденсатора только на постоянном токе. В случае же переменного тока свойства реактивных элементов существенно иные: напряжение на катушке индуктивности и ток через конденсатор не равны нулю. Такое поведение сопротивлением уже не описывается, поскольку сопротивление предполагает постоянное, не зависящее от времени соотношение тока и напряжения, то есть отсутствие фазовых сдвигов тока и напряжения.
Было бы удобно иметь некоторую характеристику и для реактивных элементов, которая бы при любых условиях связывала ток и напряжение на них подобно сопротивлению. Такую характеристику можно ввести, если рассмотреть свойства реактивных элементов при гармонических воздействиях на них. В этом случае ток и напряжение оказываются связаны некой стабильной константой (подобной в некотором смысле сопротивлению), которая и получила название электрический импеданс (или просто импеданс). При рассмотрении импеданса используется комплексное представление гармонических сигналов, поскольку именно оно позволяет одновременно учитывать и амплитудные, и фазовые характеристики сигналов и систем.
В целом величина полного электрического сопротивления (импеданса) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем рекомендуемое значение нагрузки усилителя, в звучании могут присутствовать искажения или сработает защита от короткого замыкания; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с рекомендуемым сопротивлением.
Если представить акустическую систему, как четырёхполюсник к входным клеммам которого подключен генератор сигналов, то в зависимости от частоты подаваемого сигнала и состава вашего фильтра + излучатель, импеданс будет изменяться. Изменение носит нелинейный характер и может быть в одной области частот ёмкостным, а в другой – индуктивным. Чем сложнее выполнен фильтр в вашей акустической системе, тем больше изменений в импедансе.
Сопротивление акустической системы зависит от частоты. Но при использовании усилителя с обратной связью по току – ИТУН (источник тока управляемый напряжением) или полу-ИТУН (в народе широко известен такой усилитель, как например MF1), такой показатель, как зависимость от частоты, сама собой отпадает. Потому что уже нет зависимости от сопротивления на разных частотах, а это значит что ток, проходящий через катушку, уже не так изменяется. Он и работает только от того, что ток не превышает определённых значений. Но добавлю, что ИТУН и MF1 (полу-ИТУН) это не одно и то же, так как в ИТУНе есть только обратная связь по току, а в MF1 – комбинированная связь по току и по напряжению. Поэтому MF1 можно назвать «полу-ИТУН», так как он сочетает в себе комбинированную обратную связь.
Хочу обратить внимание на то, что ИТУН имеет небольшой подъём на высоких частотах, а связано это как раз с тем, что ток который проходит через катушку ВЧ динамика уже не «проваливается» и динамик играет как бы ровнее. Точно такой же эффект (поднятие высоких частот) присутствует и в MF1 всё по той же причине, а вот на НЧ уже сказывается меньше, таким образом, MF1 более универсален в плане АС и комплексной нагрузки, относительно чистого ИТУНа.
А в случае с ИНУН (источник напряжения управляемый напряжением), которые и являются подавляющее большинство усилителей, может в момент низкого сопротивления создать такой ток, который выведет из строя выходной каскад вследствие перегрузки по току. В другом случае, если сопротивление будет слишком высоким, то будет провал в этой части АЧХ, что вместе с пиком (который возникает от низкого сопротивления) дадут большие искажения, причем в несколько раз.
Еще раз памятка тем, кто хочет создать самодельные АС или что-то доработать. Как минимум, для получения удовлетворительного результата, нужно иметь под рукой комплекс для этих измерений и хотя бы немного знаний в электротехнике.
Вывод
. При создании, доработке или переделки акустических систем, отдельное внимание нужно уделять импедансу. Измерять его можно с помощью компьютера, несложной коробочке-приставки и такой программы, например как LspLab, ну или как при замере параметров ТС, но в этом случае нужно иметь калиброванный (20 – 20000 Гц) милливольтметр. А также для уверенности использовать усилитель с обратной связью по току – ИТУН или полу-ИТУН, которым является всеми любимый и известный MF1 от Linkor.
Особую благодарность хочу сделать DTS
у, в помощи по написанию статьи и решению некоторых нюансов. Ну а так как обычно, статью подготовил
LDS
, которая специально написана для сайта
ldsound.ru
.
2013
Сопротивление проводника
Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.
Поэтому, окончательная формула будет принимать вид
формула сопротивления проводника
В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10-6, так как 1 мм2=10-6 м2.
удельное сопротивление веществ
Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.
Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.
Метки: импеданс, измерение импеданса
Комментарии 13
Ну что — ответ найден? Как замерить импеданс динамика. Или это уже не интересно? Импеданс строится от резонансной частоты динамика. На резонансной частоте — самый большой импеданс — далее по графику до провала. Самая нижняя точка в графике и будет импеданс динамика. После нее параметры ТС не интересны. Как бы там себя график не вел. Предположим по графику у тебя получилось 3,8 Ом. Отнимаешь резистивную нагрузку и получаешь индуктивную на остатке. Все. Вот почему на динамике написано 4 Ом, а когда тестером его меришь — получается 3,2 Ома. Остальное — индуктивное сопротивление. Для каждого динамика не падают одну и туже частоту. У каждого динамика своя резонансная частота — от нее и считают. Естественно для каждого динамика поочередно перебирают синуса — это если вручную. Работы на пол часа и почти все интересные параметры ТС у тебя в руках — можешь не верить производителю))
Я бы на Вашем месте ещё и вместо динамика резистор поставил для оценки поведения и прибора и резистора с ростом частоты. С уважением.
На пищалках почему напряжение ростет от частоты? И для чего знать импеданс, что это даёт?
Есть специальные про-ммы для измерения импеданса и тилля-смолля. Например Арта. Раз собрали коробочку, откалибровали, и больше никаких мучений с вольтметрами.
Т-С измерял с помощью аудиотестер, сомнение вызывает только Qts слишком отличается от указаного производителем
Смотря какой производитель. или дин не размят.
Иволга был дин, и тут ты полностью прав дин был не размят, после разминки Qts уменьшится?
Да, и Fs снизится тоже.
интересно, познавательно, пойду ради интереса изомерию
поделись результатами потом
да там мерить в принципе не чего, ну по современным меркам, весь авто по кругу в советских динамиках, а это мало кого интересует, и кроме акак поорать фуфло и тдтп мало кто чего то может…
а разве должно быть иначе?
нет, но хотелось бы убедится в првильности моих измерений.
Всем привет! Сегодня поговорим о измерение сопротивления динамиков как известно для создании кроссовера нужно сопротивление постоянному току Rdc и полное сопротивление Z т.е. импеданс. С сопротивление постоянному току допустим все понятно и измерить его не доставит сложности, замыкаем клеммы омметра запоминаем это значение (получаем сопротивление самих щупов и проводов) далее измеряем сопротивление динамика выитаем сопротивление щупов и вот оно сопротивление постоянному току Rdc.
Практическое применение полного электрического сопротивления
Становится понятно, в конце концов, что после всех наших объяснений разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, несложно, не так ли? Существуют десятки бесплатных калькуляторов, которые помогут вам выполнить расчеты. Что вам на самом деле нужно – это знать, что полное сопротивление работает так же, как активное сопротивление, ограничивая ток в цепи переменного тока.
Способность таких компонентов, как конденсаторы и катушки индуктивности реагировать на постоянные изменения переменного тока, делает их уникальными. Благодаря полному сопротивлению в вашей цепи можно организовать нечто похожее на электрический щит с защитными автоматами, которые реагируют на неожиданные скачки электричества, защищая от выгорания домашнюю электропроводку. Можно также сказать спасибо полному сопротивлению за то, что вы можете носить с собой ноутбук с полностью заряженным аккумулятором, не опасаясь его взрыва.
Когда дело доходит до работы с устройствами с питанием от источника переменного тока, будь то ноутбук или электрощит в вашем доме, стоит быть благодарным полному электрическому сопротивлению. И помните, полное электрическое сопротивление – это просто старший брат привычного активного сопротивления, который объединяет активное и реактивное сопротивления в одной простой формуле.
Общее понятие
Акустический импеданс или комплексное акустическое сопротивление среды, по своей сути, характеризует сопротивление, которое среда оказывает колеблющейся поверхности, например, конусу громкоговорителя. Понятие введено по аналогии с электрическим импедансом[1]. Представляет собой отношение комплексных амплитуд звукового давления к колебательной объёмной скорости частиц среды, которую вычисляют как произведение, усреднённой по площади колебательной скорости частиц среды и площади, для которой определяется акустический импеданс[2].
В общем случае, акустический импеданс выражается как: Z_a = R_a + iX_a, где i — мнимая единица.
Действительная часть — R_a, так называемое, активное акустическое сопротивление, определяется диссипацией энергии в самой акустической системе и потерями на излучение звука. Мнимая часть — X_a, так называемое, реактивное акустическое сопротивление, является следствием наличия в акустической системе сил упругости или инерции масс. Поэтому реактивное сопротивление бывает упругим или инерционным[3][4].
Единицей измерения акустического импеданса в системе СИ является — 1 ∙/3[5]. Её устаревшее название — акустический.
Что такое импеданс наушников
Импеданс наушников — это их сопротивление при входе. От него зависят многие технические и эксплуатационные их характеристики.
Если импеданс в наушниках низкий (25 Ом и менее), то они требуют меньшего количества энергии для обеспечения звучания высокого качества. Такие наушники хорошо подходят для использования с такими приборами, как музыкальные плееры, мобильные телефоны и другие портативные устройства.
А если импеданс наушников составляет более 25 Ом, то они требуют больше энергии для высокого уровня звучания. Такое сопротивление защищает их от возможных повреждений, вызываемых перегрузками. Подобные наушники можно использовать с широким спектром аудиотехнических устройств. Например, к ним относятся используемые для dj-инга модели, номинальное сопротивление которых составляет около 25-70 Ом.
Если импеданс наушников низкий, они становятся более восприимчивыми к повреждениям при использовании более мощных усилителей. Если вы, к примеру, подключите наушники с низким сопротивлением к dj-ской установке и будете использовать ее на полную мощность, вы их, вероятно, взорвете.
Итак, каков же оптимальный импеданс? Наушники, которые будут использоваться для прослушавания аудио с портативного плеера или ноутбука, в идеале должны иметь сопротивление около 16-20 Ом и чувствительность не менее 100 дБ/мВт. Если же ваш девайс соответствует европейским стандартам максимального объема, лучше всего выбрать наушники с сопротивлением 16 Ом, так как в таких устройствах максимальная мощность еще меньше, чем в остальных.
Как правило, рекомендуемое номинальное сопротивление наушников указывается в документации по устройству.
Важно учитывать импеданс наушников, так как всем моделям приходится работать с различными объемами электрической энергии и сопротивлениями. Каждая модель наушников специально рассчитывается и калибруется для соответствия конкретным объемам нагрузок. Это не только обеспечивает безопасность использования техники, но и продлевает ее жизненный срок.
Раньше, в 60-80 годы, зачастую применялся высоких импеданс наушников, так как выходная энергия устройств того времени была крайне высока. После начали применяться резисторы, понижающие выходное напряжение. В 1996 году был установлен стандарт на сопротивление наушников — 120 Ом. Это оказало значительное влияние на производство и разработку моделей с высоким импедансом, но в то же время тормозило дальнейшее развитие в других направлениях. В 2009 году началась массовая продажа плееров iPod, в результате чего аппаратура с низким сопротивлением обрела высокую популярность. Поэтому развитие наушников с низким импедансом получило новый толчок.
Итак, импеданс — одна из, пусть не самых, но все-таки важных характеристик наушников. Подбираемая вами модель должна соответствовать аудиотехнике, используемой вами, для достижения максимального качества звука и обеспечения стабильной нормальной работы. Поэтому следует обращать внимание на импеданс при покупке наушников и подбирать наиболее подходящую модель во избежание быстрого изнашивания и ухудшения качества работы.
