Desde sua invenção, na época dos rádios de galena e válvulas, os alto-falantes dinâmicos e de bobina móvel não mudaram muito, Apenas, novos desenhos com bobinas especiais e imãs cada vez mais potentes tornaram estes dispositivos ideais para a reprodução sonora com alto-rendimento e resposta plana numa ampla faixa de frequências. No entanto, novas tecnologias têm sido tentadas e até existem alguns produtos práticos. Neste artigo analisamos algumas delas.

Podemos começar nosso artigo, analisando o princípio de funcionamento de um alto-falante comum de bobina móvel e a natureza do som. Partimos de material de nosso almanaque.

Se bem que as vibrações sonoras não tenham natureza elétrica, como elas podem ser captadas e reproduzidas por dispositivos elétricos, seu estudo é muito importante para quem pretende conhecer eletrônica.

Como exemplos podemos citar sensores acústicos de uso industrial, intercomunicadores e até os sistemas multimídia fazem muito uso dessas vibrações pois os alto-falantes dos computadores produzem sons e além disso temos as entradas para sons captados por microfones.

As ondas sonoras são vibrações mecânicas necessitando para se propagar de meios materiais.

No vácuo o som não se propaga.

Uma experiência tradicional que mostra que isso é verdade consiste em se fazer funcionar uma campainha dentro de um vidro, do qual se tenha retirado todo ar.

O silêncio é absoluto, pois onde não há meio para o som se propagar ele não pode ser ouvido, conforme mostra a figura 1.

Na lua seria impossível uma conversação já que ela não possui atmosfera e os “sons de explosão” no espaço que vemos nos filmes de ficção, consistem numa aberração, pois lá, tudo é silêncio.

No ar, o som se propaga na forma de ondas de compressão e descompressão, conforme mostra a figura 2.

Assim, um alto-falante ao reproduzir um som, empurra para frente o ar para produzir uma onda de compressão e depois ao se mover em sentido contrário, o puxa de modo a produzir uma onda de descompressão.

Tanto a compressão como a descompressão se propagam com a mesma velocidade que, no ar sob condições normais de temperatura e pressão é da ordem de 340 metros por segundo.

Quando estas ondas de compressão e descompressão atingem nossos ouvidos elas atuam sobre uma fina membrana em seu interior, denominada tímpano, que transmite as vibrações ao sistema interno.

O sistema mecânico interno de nossos ouvidos, formado por alguns ossos móveis muito delicados, “traduz” as informações sobre a natureza do som captado e as envia ao cérebro por meio de ligações nervosas. Na figura 3 temos uma visão em corte de nosso ouvido.

Um alto-falante comum de bobina móvel produz as ondas sonoras pelo movimento de seu cone.

Os alto-falantes comuns são transdutores que convertem energia elétrica em energia acústica. Em outras palavras, eles recebem um sinal elétrico que tem a frequência e a forma de onda de um e o convertem nesse som, conforme mostra a figura 4.

O tipo mais comum de alto-falante usado atualmente é o de bobina móvel. Trata-se de um transdutor eletrodinâmico bastante eficiente que tem a estrutura básica em corte mostrada na figura 5.

Nesse tipo de alto-falante existe uma bobina de fio de cobre esmaltado enrolada num tubinho que é preso ao cone do alto-falante. o cone pode ser de papelão ou plástico e tem um sistema de suspensão que permite que ele se movimente para frente e para trás.

A bobina está posicionada em torno de uma peça de metal, denominada peça polar, podendo se mover mas sem tocar nela. O movimento é para frente e para trás.

A peça polar está em contacto com um potente imã permanente de modo que ela concentra em torno da bobina esse campo, conforme mostra a figura 6.

Quando uma corrente que tenha frequência e forma de onda correspondente ao som que deva ser reproduzido percorre a bobina, um campo magnético com as mesmas características é criado.

Esse campo interage com o campo do imã concentrado na peça polar de tal modo que surgem forças proporcionais que tendem a movimentar a bobina e consequentemente o cone.

Assim, as forças são no sentido de fazer o cone vibrar, indo para frente e para trás, mas reproduzindo exatamente a forma de onda do sinal aplicado.

A consequência disso é que o cone se movimenta empurrando e puxando o ar em sua volta de modo a produzir ondas de compressão e descompressão do ar, ou seja, ondas sonoras, conforme mostra a figura 7.

Na prática, devido a elasticidade do material usado no cone e também devido às próprias características das ondas acústicas, a reprodução do som num alto-falante ocorre de forma mais intensa em certas zonas, conforme a frequência do som.

Por esse motivo, conforme mostra a figura 8, temos uma reprodução mais intensa dos agudos na região central enquanto que os médios ficam na região intermediária e os graves na periferia.

Esse comportamento faz com que os alto-falantes tradicionais tenham dimensões que correspondam justamente á faixa de sons que devam ser reproduzidas.

Mas, será que é possível produzir sons de outras formas, além desta e da que faz uso de cerâmicas piezoelétricas, como nos tweeters?