Loa âm thanh đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại từ điện thoại, tivi, tai nghe cho đến hệ thống âm thanh sân khấu chuyên nghiệp. Mọi chiếc loa lại nằm ở một bộ phận rất nhỏ đó là nam châm. Nếu không có nam châm ở trung tâm, loa sẽ không thể chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động cơ học để tạo ra âm thanh. Vậy tại sao nam châm lại quan trọng đến vậy trong loa âm thanh? 

Sự ra đời của loa âm thanh

Trước khi tìm hiểu lý do vì sao nam châm lại có mặt trong loa âm thanh, chúng ta sẽ khám phá lịch sử của nó. Năm 1861, Johann Philip Reis đã chế tạo thiết bị phát âm thanh đầu tiên bằng cuộn dây và màng ngăn, có khả năng chuyển đổi sóng âm thành tín hiệu điện. Đến năm 1876, Alexander Graham Bell ứng dụng nguyên lý cuộn dây từ tính để phát minh ra chiếc điện thoại đầu tiên mang tính thực tiễn.

Bước sang thế kỷ 20, nam châm vĩnh cửu dần thay thế nam châm điện, giúp loa trở nên nhỏ gọn, hiệu quả và bền bỉ hơn. Đặc biệt, vào những năm 1980, nam châm Neodymium (NdFeB) xuất hiện và tạo ra cuộc cách mạng trong ngành loa nhờ từ tính cực mạnh dù kích thước rất nhỏ.

Ngày nay, hầu hết âm thanh bạn nghe được mỗi ngày từ chiếc điện thoại thông minh trong túi đến dàn loa sân khấu đều có sự góp mặt của nam châm.

Nam châm là gì? Loại nào dùng trong loa âm thanh?

Nói một cách đơn giản, nam châm là vật liệu có khả năng tạo ra từ trường, một lực vô hình có thể hút hoặc đẩy các vật liệu như sắt, coban, niken. Dựa vào khả năng tạo ra từ trường, nam châm được chia thành hai loại chính:

- Nam châm vĩnh cửu: Loại nam châm có từ trường ổn định và liên tục, không cần nguồn điện hay tác động bên ngoài để duy trì từ tính. Ví dụ: Nam châm Ferrite, Neodymium, Alnico. Đây là loại nam châm được sử dụng phổ biến nhất trong loa âm thanh.
- Nam châm tạm thời: Là loại chỉ có từ tính khi chịu tác động của một từ trường khác. Khi từ trường bên ngoài mất đi, từ tính cũng biến mất. Vì thế, nam châm tạm thời không phù hợp cho loa.

Một từ trường mạnh, ổn định và lâu dài là yếu tố then chốt giúp loa hoạt động hiệu quả. Đó chính là lý do nam châm vĩnh cửu giữ vai trò trung tâm trong cấu tạo loa.

Loa tạo ra âm thanh như thế nào?

Âm thanh là một dạng năng lượng được tạo ra từ sự rung động của các hạt trong môi trường như không khí hoặc nước. Khi một vật rung động, nó tạo ra sóng áp suất lan truyền và tai người tiếp nhận các sóng này như âm thanh. Nhiệm vụ của loa là chuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động cơ học, từ đó tạo ra sóng âm. Trong quá trình này, nam châm đóng vai trò kiểm soát chuyển động của màng loa, giúp tái tạo âm thanh chính xác theo tín hiệu điện đầu vào.

Nam châm có mặt ra sao trong loa âm thanh?

Một chiếc loa cơ bản sẽ gồm 3 thành phần chính:

- Cuộn dây âm thanh (Voice Coil): Khi tín hiệu điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra một từ trường biến thiên. Cuộn dây được đặt trong vùng có từ trường của nam châm vĩnh cửu. Khi có sự tương tác giữa hai từ trường sẽ tạo ra lực làm cuộn dây chuyển động.
- Nam châm vĩnh cửu: Nam châm vĩnh cửu có vai trò tạo ra từ trường cố định. Khi từ trường này tương tác với từ trường của cuộn dây, cuộn dây sẽ dao động qua lại theo tín hiệu điện.
- Màng loa (Diaphragm): Màng loa gắn trực tiếp với cuộn dây. Khi cuộn dây chuyển động, màng loa cũng rung theo, đẩy không khí và tạo ra sóng âm.

Có thể hiểu đơn giản là độ chính xác của chuyển động này phụ thuộc rất lớn vào cường độ và sự ổn định của từ trường nam châm.

Tại sao nam châm lại cần thiết trong loa âm thanh?

Nam châm đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong loa âm thanh, cụ thể như sau:

- Tạo ra từ trường ổn định để cuộn dây hoạt động
- Kích hoạt chuyển động của màng loa, yếu tố trực tiếp tạo ra âm thanh
- Chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm thanh
- Kiểm soát độ chính xác của âm thanh, giảm méo tiếng
- Ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh, đặc biệt là dải trầm (bass)
- Nam châm sẽ quyết định âm lượng tối đa của loa
- Ảnh hưởng đến kích thước và trọng lượng loa
- Cân bằng đáp ứng tần số giữa bass – mid – treble
- Đảm bảo độ bền và hiệu suất lâu dài.

Các loại nam châm được sử dụng trong loa âm thanh

Hiện nay có 3 loại nam châm được sử dụng nhiều nhất trong các thiết bị loa âm thanh gồm:

- Nam châm Ferrite là loại nam châm phổ biến nhất trong loa hiện nay. Ưu điểm là có giá thành rẻ, độ bền cao, chống ăn mòn tốt và chịu nhiệt tốt cho nên phù hợp loa kích thước lớn, loa karaoke, loa sân khấu. Tuy nhiên, nam châm Ferrite có từ tính thấp hơn so với Neodymium dẫn tới loa âm thanh sẽ cồng kềnh, nặng.
- Nam châm Neodymium (NdFeB) sở hữu từ tính mạnh nhất hiện nay. Loại nam châm này sở hữu ưu thế với từ tính cực mạnh, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ cùng khả năng kiểm soát chuyển động màng loa tốt và cho âm thanh chi tiết, chính xác. Song nam châm Neodymium có giá thành cao, dễ bị ăn mòn nếu không được bảo vệ và khá nhạy cảm với nhiệt độ cao. Vì thế, nam châm Neodymium chủ yếu dùng cho tai nghe, loa Bluetooth, loa cao cấp.
- Nam châm Alnico có từ trường ổn định, cho âm thanh mượt, tự nhiên và chịu nhiệt tốt. Tuy nhiên, giá thành của loại nam châm này cao trong khi đó từ tính không mạnh cho nên ít được ứng dụng hơn so với Neodymium và Ferrite.

Nam châm là yếu tố cốt lõi giúp loa hoạt động, đóng vai trò chuyển đổi tín hiệu điện thành âm thanh mà chúng ta nghe thấy mỗi ngày. Tùy vào mục đích sử dụng, kích thước và ngân sách, các nhà sản xuất sẽ lựa chọn nam châm Ferrite, Neodymium hoặc Alnico cho phù hợp.