Co się dzieje z magnesami w głośnikach?

Pytanie

Pyta Waldek

Czy dwa magnesy ferrytowe pierścieniowe (głośnikowe) doklejone do siebie odpychająco (w początkowej fazie zbliżania) poprzez tylną płytkę nabiegunnikową głośnika mogą się w krótkim czasie rozmagnesować? Takie doklejenie stosuje się dla zmiany parametrów TS głośnika i przy zbliżaniu początkowo się odpychają, a po zbliżeniu do w/w płytki przyciągają się trwale.

Odpowiedź

Odpowiada dr Karol Nogajewski

W opisanej w pytaniu sytuacji fizycznej, dodatkowy magnes oddziałuje zarówno z magnesem głośnikowym jak i znajdującą się w jego pobliżu dolną płytką nabiegunnikową. W początkowej fazie zbliżania, kiedy odległość dzieląca ten magnesu od magnesu głośnikowego i płytki jest dostatecznie duża, tzn. co najmniej porównywalna z zewnętrzną średnicą tych elementów, kluczową rolę odgrywa bezpośrednie oddziaływanie pomiędzy magnesami. Dodatkowy magnes reaguje wówczas na część pola magnetycznego magnesu głośnikowego, która nie została uwięziona w dolnej płytce nabiegunnikowej oraz połączonym z nią rdzeniu (przejrzysty przekrój poprzeczny typowego głośnika magnetoelektrycznego można znaleźć tutaj). Warto dodać w tym miejscu, że głównym zadaniem wchodzących w skład głośnika płytek nabiegunnikowych i rdzenia jest kształtowanie pola magnetycznego magnesu głośnikowego tak, by jego rozkład przestrzenny był jak najbardziej jednorodny w szczelinie, w której umieszczona jest połączona z membraną głośnika cewka. Z tego względu, w odróżnieniu od magnesów głośnikowych wytwarzanych najczęściej z ferrytu, który reprezentuje grupę tzw. ferromagnetyków twardych, płytki nabiegunnikowe i rdzenie, tak jak w przypadku transformatorów, wykonywane są z tzw. ferromagnetyków miękkich. Różnica pomiędzy tymi dwoma rodzajami ferromagnetyków polega na odporności ich namagnesowania na zewnętrzne pole magnetyczne, w którym są umieszczone. Twarde ferromagnetyki przewyższają pod tym względem miękkie przynajmniej kilkukrotnie. Mówiąc wprost, miękkie przemagnesować jest łatwo, a twarde dużo, dużo trudniej. Wróćmy teraz do oddziaływania pomiędzy magnesami, które odłożyliśmy chwilowo na bok, aby zrobić miejsce dygresji o ferromagnetyzmie. W naszej analizie, magnes głośnikowy i dodatkowy magnes nadal znajdują się dość daleko od siebie. To, czy oddziaływanie pomiędzy nimi będzie miało na tym etapie charakter przyciągający, czy odpychający, zależy od wzajemnej orientacji biegunów tych magnesów. Jeśli naprzeciw siebie zostaną ustawione bieguny jednoimienne, magnesy będą się odpychać, a jeśli różnoimienne – przyciągać. W miarę dalszego zbliżania dodatkowego magnesu do płytki nabiegunnikowej, jego oddziaływanie z polem magnetycznym magnesu głośnikowego będzie odgrywać coraz mniejszą rolę, aż w końcu magnes ten przestanie je w ogóle „odczuwać”. Dlaczego? Dlatego, że w małej odległości od płytki pola tego po prostu nie ma – jest ono w całości uwięzione w płytce. Efekt ten nosi nazwę ekranowania magnetycznego. No dobrze, magnesu głośnikowego pozbyliśmy się już z naszych rozważań, ale na scenie pozostaje wciąż silne pole magnetyczne dodatkowego magnesu, jak pamiętamy, również wykonanego z ferrytu. Otóż pole to spowoduje takie przemagnesowanie części objętości tylnej płytki nabiegunnikowej, że niezależnie od orientacji biegunów dodatkowego magnesu, płytka ta zacznie oddziaływać z nim przyciągająco. Wpłynie to oczywiście na wypadkowy, tj. pochodzący od obu magnesów, rozkład pola magnetycznego w tej płytce, połączonym z nią rdzeniu i szczelinie głośnika, a w konsekwencji zmodyfikuje jego parametry TS (Thiele-Small’a). Stan namagnesowania żadnego z magnesów ferrytowych: ani tego, który w głośniku był od samego początku, ani też nadprogramowego, nie ulegnie jednak w tym procesie zmianie. Co więcej, za sprawą omówionego wyżej ekranowania magnetycznego, oba będą oddziaływały z płytką nabiegunnikową przyciągająco, i to bez względu na wzajemną orientację ich biegunów. Zaglądających na niniejszą stronę internautów, którzy chcieliby zweryfikować poprawność przedstawionego tu rozumowania metodą doświadczalną, ale nie zamierzają rozkręcać swoich ulubionych głośników, zachęcam do poeksperymentowania ze standardowymi stalowymi nożyczkami w roli płytki nabiegunnikowej i małymi, np. neodymowi, magnesami walcowymi.