Loa điện động (Dynamic Loudspeaker) là loại loa phổ biến nhất hiện nay, hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi tín hiệu âm thanh dạng điện thành năng lượng cơ học, cụ thể là chuyển động của màng loa, từ đó tạo ra sóng âm thanh mà tai người có thể nghe được trong dải tần từ khoảng 16Hz đến 20.000Hz. Đặc trưng của loa điện động là cấu tạo gồm nam châm vĩnh cửu, cuộn dây tiếng và màng loa, thường có dạng hình nón hoặc dome. Loại loa này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống âm thanh, từ loa gia đình, loa ô tô đến các hệ thống âm thanh chuyên nghiệp cho sự kiện, sân khấu. Mặc dù hiệu quả, loa điện động thường yêu cầu thùng loa có kích thước phù hợp để tái tạo âm trầm tốt, điều này có thể khiến chúng cồng kềnh và khó di chuyển hơn so với một số loại loa khác.
Cấu tạo chi tiết của loa điện động
Loa điện động có cấu tạo gồm nhiều bộ phận phối hợp nhịp nhàng để thực hiện chức năng chuyển đổi năng lượng. Các thành phần chính bao gồm:
Màng loa (Diaphragm/Cone)
Đây là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với không khí để tạo ra sóng âm. Màng loa thường có hình nón hoặc dạng vòm (dome), làm từ các vật liệu nhẹ nhưng cứng cáp như giấy, nhựa tổng hợp (polypropylene), sợi carbon hoặc kim loại (như nhôm, titan). Khi cuộn dây tiếng di chuyển, màng loa cũng di chuyển theo, nén và giãn không khí để tạo ra âm thanh.
Cuộn dây tiếng (Voice Coil / Cuộn dây di động)
Là một cuộn dây dẫn được quấn quanh trụ (former), thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm. Cuộn dây này được gắn chặt vào đáy của màng loa và nằm trong khe từ trường của nam châm. Khi có dòng điện tín hiệu âm thanh chạy qua, cuộn dây tiếng sẽ tạo ra từ trường biến đổi, tương tác với từ trường vĩnh cửu.
Nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet)
Tạo ra từ trường tĩnh mạnh và ổn định trong khe hẹp nơi cuộn dây tiếng đặt vào. Từ trường này là yếu tố cốt lõi để tạo ra lực đẩy/kéo cuộn dây tiếng khi có dòng điện chạy qua. Các loại nam châm phổ biến là Ferrite, Neodymium (đất hiếm), hoặc Alnico.
Xem Thêm Bài Viết:- Vẽ Tranh Về Phòng Chống Ma Túy: Ngôn Ngữ Nghệ Thuật Mạnh Mẽ
- Bí Quyết Chinh Phục Cách Vẽ Mũi Góc Nghiêng Cực Đẹp
- Màu sắc hợp **tuổi Tuất 1970** mang lại may mắn
- Sáng Tạo Tranh Vẽ Về Chủ Đề An Toàn Giao Thông Ý Nghĩa
- Tóc Tẩy Nhuộm Đen Phai Ra Màu Gì: Giải Mã Sắc Độ
Khung loa (Frame/Basket)
Là bộ phận cấu trúc cứng cáp, thường làm bằng kim loại (thép, nhôm đúc) hoặc nhựa tổng hợp. Khung loa giữ cố định nam châm, màng nhện, viền loa và lắp ráp toàn bộ các thành phần lại với nhau, đồng thời giúp tản nhiệt cho cuộn dây tiếng.
Màng nhện (Spider)
Là một vòng đệm dạng sóng, thường làm từ vải hoặc vật liệu tổng hợp. Màng nhện được gắn giữa khung loa và cuộn dây tiếng. Chức năng chính là giữ cho cuộn dây tiếng nằm đúng tâm trong khe từ và cho phép cuộn dây di chuyển theo trục dọc một cách ổn định, đồng thời cung cấp lực đàn hồi để cuộn dây trở về vị trí ban đầu.
Viền loa (Surround)
Là vòng đệm linh hoạt, gắn kết chu vi ngoài của màng loa với khung loa. Viền loa cho phép màng loa di chuyển tự do vào ra (piston-like motion) trong phạm vi cần thiết mà không bị rách hay biến dạng. Vật liệu làm viền loa thường là cao su, foam, hoặc vải tẩm dầu.
Nguyên lý hoạt động của loa điện động
Nguyên lý hoạt động của loa điện động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và lực Lorentz. Khi tín hiệu âm thanh dưới dạng dòng điện xoay chiều (biến đổi theo thời gian) được đưa vào cuộn dây tiếng, dòng điện này sẽ tạo ra một từ trường xung quanh cuộn dây. Từ trường này có cường độ và chiều thay đổi liên tục, đồng bộ với tín hiệu âm thanh đầu vào.
Cuộn dây tiếng được đặt trong khe từ trường mạnh mẽ và ổn định của nam châm vĩnh cửu. Sự tương tác giữa từ trường biến đổi của cuộn dây tiếng và từ trường tĩnh của nam châm vĩnh cửu tạo ra một lực cơ học tác dụng lên cuộn dây. Lực này tuân theo quy tắc bàn tay trái của Fleming, khiến cuộn dây tiếng di chuyển tịnh tiến qua lại dọc theo trục của nó, đẩy hoặc kéo màng loa được gắn chặt vào. Chuyển động rung động này của màng loa làm rung động lớp không khí phía trước và phía sau nó, tạo ra sóng áp suất lan truyền trong không khí – chính là sóng âm thanh mà chúng ta nghe được. Tần số và biên độ của sóng âm này phụ thuộc trực tiếp vào tần số và biên độ của tín hiệu điện ban đầu.
Phân loại loa điện động phổ biến
Loa điện động rất đa dạng về kích thước và thiết kế để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, có thể phân loại chúng thành hai nhóm chính dựa trên cách thức tái tạo âm thanh:
Loa Nén (Compression Driver with Horn)
Thường được gọi là loa treble kèn hoặc loa phóng thanh. Cấu tạo của loa nén bao gồm một củ loa (driver) có màng rung nhỏ và cuộn dây tiếng, hoạt động trong một khoang kín. Âm thanh từ màng rung này không phát trực tiếp ra ngoài mà được “nén” và dẫn qua một ống dẫn âm (throat) rồi thoát ra ngoài qua một cái kèn (horn) có hình dạng loe dần. Thiết kế kèn giúp khuếch đại âm thanh và định hướng sóng âm hiệu quả, cho phép loa nén đạt được độ nhạy cao và khả năng phát âm thanh đi xa. Loa nén thường được sử dụng để tái tạo dải tần trung cao và cao (mid-highs và highs) trong các hệ thống âm thanh chuyên nghiệp, sân khấu, hội trường, hoặc làm loa phóng thanh ngoài trời nhờ khả năng phát âm thanh mạnh mẽ và phủ sóng rộng. Tùy cấu tạo kèn, có thể có các loại loa nén cho âm thanh tập trung hoặc phân tán.
Loa Thông Dụng (Direct Radiator Loudspeaker)
Đây là loại loa điện động quen thuộc nhất, với màng loa hình nón hoặc dome phát âm thanh trực tiếp ra không khí mà không qua kèn. Các loại loa phổ biến như loa trầm (woofer), loa trung (midrange), và loa treble (tweeter dome) trong các hệ thống âm thanh gia đình, loa bookshelf, loa cột, loa soundbar, loa xe hơi, và hầu hết các loại loa full-range đều thuộc nhóm này. Kích thước màng loa và cấu trúc được tối ưu cho từng dải tần: loa woofer có màng loa lớn để tái tạo âm trầm mạnh mẽ, loa siêu trầm (subwoofer) chuyên trách âm thanh cực trầm, loa midrange có kích thước vừa phải cho âm trung rõ ràng, và loa tweeter dome nhỏ gọn cho âm cao chi tiết. Loại loa này được thiết kế để tái tạo âm thanh chân thực, tự nhiên trong các không gian nghe nhạc, xem phim tại nhà hoặc các ứng dụng không yêu cầu độ nhạy quá cao và khả năng phóng âm xa như loa nén.
