Vlastnosti propojovacích vodičů

Soukromě si myslím, že extrémně drahé a často kuriózní výrobky jsou z velké části obchodní image. Jejich vliv na kvalitu zvuku, když je porovnáme s běžnými propojovacími vodiči s obdobnou mohutností, je pod mezí rozlišitelnosti sluchem. Nic proti, když někdo chce drahé exklusivní (i nádherné) připojovací vodiče, ale nyní se bavíme o jejich vlivu na kvalitu poslechu.

Jak říkal jeden můj kolega: sto korun za materiál a tisíc korun za splněné přání.

Za základní požadavek na dobré připojovací vodiče je nutné považovat malý elektrický odpor. V této souvislosti je nutné si uvědomit, že v reproduktorových soustavách jsou před basovými reproduktory cívky, jejichž odpory dosahují v lepších případech až 0,5 Ω, a před středovou a výškovou sekci se často zařazují rezistory až desetiohmové, takže jaký význam může mít propojovací kabel za deset tisíc s odporem blížícím se nule. Pravidlo o nejslabším článku řetězce, který udává kvalitu celé sestavy nám říká, že černého Petra mají reproduktorové soustavy.

Požadavek nízkého odporu je nesporný a promítá se rozhodujícím způsobem do rozměrů vodiče - jde o to, aby propojovací vodič měl dostatečný průřez a obvykle se publikuje, že když je delší než dva metry, tak průřez by měl být 2,5 mm² a s tím je možné souhlasit.

Když je vodičem kvalitní čistá měď, stříbro nebo postříbřená (pozlacená) měď jde o jakési zlepšení, ale z fyzikálního hlediska má na přenos nízkofrekvenčního signálu relevantní vliv elektrický odpor, kapacita a indukčnost vodiče a existuje takzvaný skin efekt, na který je nutné brát zřetel, zejména u vysokofrekvenční techniky. Orientačně jsem změřil běžnou reproduktorovou dvojlinku dlouhou 10 m s průřezem 1 mm² a odpor byl 0,5 Ω (měřil jsem to zkratované tedy 20 m vodiče), indukčnost 0,18 µH a po rozpojení byla kapacita 0,7 nF. Hodnoty, které by byly schopny slyšitelně ovlivnit nízkofrekvenční signál, by musely být tisíckrát větší, kromě odporu. Ten je již na dolní hranici. Skin efekt se projeví jako frekvenčně závislé zvýšení odporu oproti jmenovité hodnotě, měřitelný význam začíná mít až nad 100 kHz.

Požadavek extrémní čistoty vodičů nemá v fyzice pevných látek oporu. Vliv čistoty kovů na vodivost lze charakterizovat pouze jejich odporem a ten za stejných podmínek se bude lišit u běžně prodávaných vodičů proti vyrobeným z vysoce čistých kovů prakticky neměřitelným způsobem. Elektrický odpor způsobuje proporcionální snížení procházejícího výkonu v celém nizokofrekvenčním spektru. Frekvenční vliv je opět tak malý (skin efekt), že signál slyšitelně neovlivňuje. Některé firmy vyrábí vodiče z několikrát kroucených jemných drátků, je to dobré, že se dosáhne velké hustoty hmoty, ale pokud nejsou drátky izolované, tak to nemá jiný význam. Když je propojovací vodič vinut z hodně tenkých vodičů, povrch je větší a je větší hustota hmoty v průřezu vodiče, vodič je také ohebnější a lépe se sním manipuluje.

Z hlediska dosažení nízké indukčnosti a kapacity jsou ideální zaplétané kabely a ty si může kdokoliv vyrobit z běžně dostupných měděných kabelů zakoupených v elektroprodejně v případě, že umí plést velikonoční žílu. Sám jsem si je občas takto vyráběl z postříbřené mědi a zdálo se mi to docela dobré. Subjektivně se mi zdálo, že robustní a všelijak zaplétané vodiče hrají lépe a to paradoxně na vysokých kmitočtech (kde jsou malé výkony). Takto vnímané rozdíly nejsou výrazné, jde spíše jenom o pocit vnímání většího množství detailů a čistější reprodukce. Fyzikální vysvětlení pro to nemám, indukčnost a kapacita jsou tři řády pod hranicí ovlivnitelnosti nízkofrekvenčního signálu, odpor byl neměřitelný (tedy hluboko pod setinu ohmu). Snad by se mohlo uvažovat o rušivých proudech, které vysílají reproduktory při reprodukci a které jsou zkratovány v zesilovači, že by z toho zůstal jen ten pocit? Snad. Ale ani tento jev vodiče za 10 tisíc neovlivní je to opět jenom funkce odporu.

Je nutné ještě dodat, že reproduktorové soustavy s vyšším odporem jsou méně citlivé na odpor vodičů než čtyřohmové. Je to stejný efekt, jako u připojovacích vodičů mezi jednotlivými moduly, například tunerem a zesilovačem. Vstupní odpor zesilovače bývá zpravidla desetitisíce ohmů, takže na odporu tohoto připojovacího vodiče prakticky nezáleží (našel jsem jeden jednoohmový a byl v pohodě – měl pět metrů).

U běžně dostupných vodičů nejsou používány absolutně čisté prvky, ale lze říci, že případné příměsi nemají na vodivost měřitelný vliv a už vůbec na kvalitu nízkofrekvenčního spektra, které přenáší slyšitelný zvuk.

Spíš bych se přikláněl k pravidlu, aby odpor připojovacích vodičů byl tak optimálně pod 0,2 Ω. Postačí běžná dvojlinka z měděného krouceného drátu.

Teorie: Vedení elektrického proudu v kovech je umožněno pohyblivostí elektronů v takzvané kovové mřížce (jde o jaderné silové pole, které nedovolí atomům se vzájemně přiblížit a vliv elektronů, který atomy váže k sobě). V kovové mřížce jsou ukotvena jádra atomů a jedná se o určitou analogii mřížky krystalové u nekovových prvků. V případě, že seřadíme jednotlivé kovové prvky od nejlépe vodivého za sebou do řady a podíváme se do Mendělejevovy soustavy prvků, tak zjistíme, že se vždy jedná o prvek s tzv. nepárovým vazebným elektronem a čím méně pevněji je tento elektron vázán, tak tím je kov vodivější (jsou také většinou chemicky reaktivnější). Zlato je určitá výjimka, kde nepárový elektron je energeticky překryt sousedním orbitalem a je málo reaktivní (viz platinové kovy), velká výhoda pro konstruktéry. Tohle asi vyvolává dojem, že elektrony si jen tak poletují, ale kdo si pamatuje princip elektronek, jenž je založen na tepelném uvolňování elektronů z anody tak tuší, na jakou teplotu se musí anoda zahřát, aby po zavedení proudu docházelo k emisi a elektronka fungovala (ve vakuu, protože jinak by byly elektrony absorbovány plynem a byla by z toho v lepším případě zářivka). Elektronkám se také říkalo lampy, protože v zesilovači svítily a teplota viditelného žáru začíná někde nad pětisty stupni a to odpovídá jakési minimální energii, kterou je potřeba k tomu, aby se elektron z vodiče uvolnil. Nicméně u běžných studených vodičů elektrony opouští kov v mizivém množství a uvádíme je do pohybu tím, že konce vodiče připojíme ke zdroji elektrického napětí a vodiče tomuto pohybu vždy kladou odpor.

Jenom pro zajímavost: jeden gram vodíku, který je v kapalném stavu supravodivý, obsahuje 6,022×10²³ elektronů, tedy přenašečů elektrického náboje ve hmotě. U kovů bychom se dopočítali k o něco menším číslům.

Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá a zvyšováním teploty vodiče vodivost klesá (odpor roste). Jde vlastně o ztrátu elektrické energie přeměnou na teplo, u propojovacích vodičů má tento jev zanedbatelný význam, ale reproduktorové cívky, zvláště basové, se zahřívají a je nutné je chladit, a to je obvykle zajištěno konstrukcí reproduktoru. Membrána působí jako pumpa, která vhání na cívku vzduch.

Další vlastností dobrých vodičů je, že se jedná o kovy z mechanického hlediska měkké až plastické. To vyplývá ze skutečnosti, že vazby mezi atomy nejsou příliš pevné (relativně). Kovy, které jsou v čistém stavu mechanicky odolné (tvrdé až křehké), jako křemík nebo titan jsou špatnými vodiči (až polovodiči). U titanu se předpokládá, že jeho vysoká mechanická pevnost je způsobena tím, že všechny elektrony jsou spojeny chemickou vazbou a nemohou se volně pohybovat, jak je tomu u mědi nebo stříbra.

Další zajímavou vlastností dobrých elektrických vodičů je, že jsou také dobrými vodiči tepla. Předpokládá se, že volné elektrony jsou mediem, který tuto vlastnost zprostředkuje.

Dobré vodiče použitelné v elektrotechnice jsou měď, stříbro, zlato někdy hliník a železo (jen výjimečně další prvky). Se stoupajícím znečištěním u těchto kovů obvykle vodivost klesá. Technicky se toho využívá tak, že se do vodivého kovu přidá příměs, která pohyb elektronů zpomaluje tím, že pohyblivé elektrony váže do svých orbitalů. Tak vzniká velmi potřebný odporový drát. Ten pochopitelně nebudeme používat k připojení reproduktorových soustav.

Kup si ohmmetr (jeho cena je asi od tří set korun), změř si odpor připojovacích vodičů a bude-li pod 0,2 Ω, můžeš tyto vodiče použít. Bude to celkově levnější, než dráty za tisíce a výsledek bude prakticky stejný. Můžeš koupit také běžnou dvojlinku, která je k připojení reproduktorů určená. Ta má jeden vodič označený a nespleteš si tak polaritu, což by byla velká chyba.

Hoďas