Posso vedere solo di aggiungere qualcosa all'analisi, perfettamente corretta, dell'amico vittocecco.
L'impedenza è una quantità complessa nel significato matematico del termine, nel senso che viene rappresentata da numeri complessi; quindi dovrebbe essere definita da due quantità, comunemente il modulo e la fase. Il modulo e la fase sono inoltre diversi per diverse frequenze.
Una descrizione "non matematica" del concetto di impedenza la trovi [I links sono riservati agli utenti registrati. Registrati!Ti aspettiamo!]
Un altoparlante non è l'equivalente di una resistenza, e cioè un componente elettronico passivo; è composto da un magnete ed una bobina mobile ed è quindi un'induttanza, cioè un componente attivo. Quando parliamo di impedenza di un altoparlante di 4 o 8 Ω facciamo riferimento al valore della resistenza in corrente continua, il che è equivalente del modulo dell'induttanza quando ai capi viene applicata una tensione alternata molto bassa, con una fase di 0° e per una frequenza di riferimento. Questo modulo è il medesimo che potrebbe venire misurato applicando un tester ai terminali dell'altoparlante.
Nell'uso "normale" dell'altoparlante la bobina all'interno del magnete si muove in rapporto ad una tensione variabile applicata ai terminali, e questo fa variare la corrente che deve venire fornita dall'amplificatore, anche se questa variazione è sfasata rispetto alla variazione di tensione, e questo avviene per ogni frequenza.
Se per un momento ti astrai dal concetto di impedenza e fai riferimento alla sola variazione di resistenza (quindi considera una singola frequenza e prescindi dalla fase), puoi applicare la legge di Ohm
I=V/R: a parità di tensione, minore è la resistenza e maggiore è l'intensità della corrente erogata dal generatore. Questo può sembrare controintuitivo (alcuni pensano che per "vincere" la resistenza il generatore abbia bisogno di erogare più corrente), ma se ti venisse da pensare in questi termini prova a pensare ai casi estremi: 1) terminali disconnessi=resistenza infinita= zero corrente 2) terminali connessi direttamente (corto circuito)= resistenza zero = corrente infinita (bruci tutto).
BTW, questa è la motivazione dell'aggiunta in parallelo delle resistenze quando sostituisci una lampada ad incandescenza con una a LED sull'auto. I LED hanno una resistenza molto superiore delle lampade ad incandescenza, quindi consumano molto meno (resistenza maggiore=corrente minore) ma il CdB vede questa resistenza elevata come lampada danneggiata. L'aggiunta di una resistenza in parallelo abbassa la resistenza totale (aumenterebbe invece se fosse messa in serie) ed il CdB si tranquillizza. Va da sé che questo vanifica il minor consumo del LED: quello che non viene consumato dal LED viene consumato dalla resistenza in parallelo. Chiuso l'inciso.La potenza (in watt) è data dal prodotto della tensione per la corrente:
W=I*V; se si considera la formula della legge di Ohm si avrà
W=(V/R)*V=
V²/R. Il che vuol dire che se dimezzi la resistenza, la potenza erogata raddoppia. Questo è il motivo per il quale la potenza dello stesso amplificatore raddoppia se colleghi altoparlanti da 4 Ω in luogo di quelli da 8 Ω.
Ma questa operazione non ti consente di raddoppiare la potenza "a costo zero"; come suol dirsi, "ogni medaglia ha il suo rovescio". Vediamo qual è il rovescio di questa.
Tutto il discorso fatto sopra è teorico, ed in questa teoria vi sono due affermazioni implicite:
1) l'amplificatore è una "black box", cioè non consideriamo la sua costituzione interna
2) l'amplificatore è un generatore di corrente ideale, cioè eroga la corrente che serve in rapporto alla tensione ed alla resistenza, senza fare tante storie.
Nessuno dei due assunti è vero.
L'amplificatore, tralasciando la sezione HF (il pre), ha uno stadio di alimentazione, che alimenta dei finali che pilotano l'altoparlante.
La sezione di alimentazione in un amplificatore di casa è fondamentalmente costituita da un trasformatore ed un raddrizzatore (l'amplficatore, internamente, funziona a 12V ed è alimentato in CC), mentre in auto è costituito dalla batteria dell'auto.
L'impedenza nominale dell'altopartante è equivalente, come abbiamo visto, alla resistenza "a riposo"; qualunque movimento della bobina tenderà ad abbassarla rispetto al valore nominale piuttosto che ad elevarla.
Durante certi transitori che richiedono un movimento ampio, brusco ed improvviso del cono (ad esempio, colpo di cassa), l'impedenza si riduce notevolmente. In quel momento, l'amplicatore deve far fronte ad una richiesta di corrente ben più elevata di quella nominale, e questo è a carico della sezione di alimentazione. Se questa è adeguata, bene, altrimenti, la dinamica dell'amplificatore ne soffrirà. Il suono sarà piatto.
Negli amplificatori HiFi quindi la sezione di alimentazione è fondamentale: trasformatori di generose dimesioni, e condensatori elettrolitici enormi. Sono infatti proprio gli elettrolitici della sezione di alimentazione a far fronte al transitorio, scaricandosi bruscamente durante questo, e ricaricandosi successivamente. Un amplificatore HiFi con una sezione di alimentazione "perfetta", deve quindi raddoppiare la potenza erogata al dimezzarsi dell'impedenza ai terminali di uscita. Rarissimamente questo avviene quando l'impedenza raggiunge i 2 Ω, e quando avviene la sezione di alimentazione è così sovradimensionata da far lievitare il costo addirittura di ordini di grandezza. Questo è uno dei motivi del costo esorbitante degli amplificatori HiFi "High End" di una volta.
In automobile il lavoro degli elettrolitici è svolto in gran parte dalla batteria dell'auto, che ha un'intensità di corrente "di scarica" che è circa tre volte quella della corrente nominale; e questo è uno dei motivi per i quali gli amplificatori per auto costano molto meno di quelli "casalinghi": non c'è bisogno di spendere troppo per la sezione di alimentazione. Va da sè che se volessi usare un finale per auto a casa, dovresti munirti di un alimentatore "serio".
Quando aumenti il volume, inoltre, ciò che aumenta è la tensione del segnale, cioè l'ampiezza dell'onda. Per resistenze più basse, la stessa potenza verrà erogata con tensioni più basse in uscita dallo stadio HF, ed il progetto è adeguato a questo. Appena alzi il volume, la non linearità dei componenti taglierà i "picchi" delle onde di maggior ampiezza. Se stai riproducendo una sinusoide pura, la sinusoide comincerà a divenire simile ad un onda quadra: è il fenomeno della distorsione. Quando questo avviene in maggiore o minor misura per tutte le componenti di una forma d'onda complessa, la fedeltà di riproduzione sarà bassissima.
In automobile, la gamma dinamica è comunque limitata dal rumore intrinseco del mezzo (motore, fruscio, rotolamento, cigolii), quindi il rapporto segnale/disturbo è così sfavorevole da rendere proficuo l'uso di altoparlanti da 4 Ω. In casa non è così, e la gamma dinamica che puoi sfruttare è di gran lunga maggiore, permettendoti una riproduzione "HiFi" (è tra virgolette perchè su cosa sia una riproduzione HiFi
vera si potrebbe discutere per secoli). Lo svantaggio di una minor erogazione di potenza da parte di altoparlanti da 8 Ω qui è risolta in altro modo.
L'altoparlante è un trasduttore elettromeccanico, che trasforma impulsi elettrici in onde meccaniche (le onde sonore). A parità di altre condizioni, maggiore è la tensione ai terminali, maggiore è l'ampiezza dell'escursione e maggiore è il volume riprodotto.
Ma a parità di tensione?
L'efficienza di un altoparlante ti consente di avere volumi maggiori per valori di tensione uguali. Il problema in casa viene risolto quindi utilizzando altoparlanti da 8 Ω , ma ad elevata efficienza.
Questa è una caratteristica costruttiva dell'altoparlante; l'effetto rilevato dall'amico vittocecco, pertanto, non è la causa della differenza di impedenza, ma la conseguenza.
L'altoparlante viene costruito apposta in questo modo; e questa è la ragione della differenza di costi tra gli altoparlanti per auto e quelli di casa. Se, a parità di diametro del cono, guardate i magneti di un woofer per auto, e di uno da casa, vi renderete conto di quello che dico. Per avere un esempio efficace, però dovreste guardare i coni di una ventina di anni fa; adesso il consumismo ha trovato soluzioni meno costose per ottenere effetti simili. Ma non è più la stessa cosa.
Spero che questa "integrazione" a quanto descritto da vittocecco possa costituire un'ulteriore chiarificazione...
