当我们观察一部唱机的时候，若旋动唱臂，可以发现唱针的尖端并不经过唱片的中心。多观察几部唱机，我们还可以发现，当旋动唱臂，使唱针尖端、唱臂支点、和唱片中心在一条直线上时，有些唱机的唱针尖端够不着唱片中心，也有些唱机的唱针尖端超过了唱片中心。如果观察得仔细一些，我们就发现：那些唱针尖端够不着唱片中心的唱机，它的唱臂是直的；唱针尖端超过了唱片中心的唱机，它的唱臂是弯曲的（注）。
从唱臂支点到唱针尖端的长度叫做唱臂的臂长，从唱臂支点到唱片中心的距离叫做唱机的支距。唱针的型式影响臂长，换用直柄唱针和曲柄唱针时应该注意。
唱针尖端够不着唱片中心的意思是：臂长小于支距，这种情形叫做唱臂欠长。
唱针尖端起过了唱片中心的意思是：臂长大于支距，这种情形叫做唱臂超长。
为什么要使唱臂欠长或超长呢？总结地说，就是要使唱机的谐波失真，在奏放全程内，不超过一定的限度，并且使平均谐波失真最小。
我们都知道，唱片的录音槽纹是螺旋线，唱针尖端顺着螺旋线的录音槽纹，从唱片边缘逐渐旋向唱片中心。但是，唱片每旋转一周，唱针尖端只向唱片中心旋动一个很小的距离。这个距离，用普通唱片只不过1／4公厘左右，用细纹唱片只不过百分之一公厘左右。所以，每一周录音槽纹的形状和圆形极为接近，可以用一个圆来代表它。
在图1中，A点是唱片的中心，B图代表某一周录音槽纹，C点是唱针尖端在B圆上的位置。经过B圆的C点画一条切线DE，再经过C点画一条垂直于唱针振动方向的直线，这条直线叫做唱头的轴线，如FG所示。切线DE和轴线FG之间所夹的角叫做差角，如α所示。
实验的结果证明：对于给定的唱机，奏放唱片的谐波失真和差角α成正比，而和唱片中心至唱针尖端的距离r成反比。合起来说，对于给定的唱机，奏放唱片的谐波失真和\(\frac{α}{r}\)成正比。α;r越大，谐波失真越大；\(\frac{α}{r}\)越小，谐波失真也越小，于是我们规定α;r为唱机的失真系数。
使唱臂欠长或超长的目的，就是尽可能地在奏放全程内，使唱机的失真系数减小。
现在看图2。圆A代表唱片上最大半径的录音槽纹，也就是，最靠近唱片边缘的录音槽纹。圆B代表唱片上最小半径的录音槽纹，也就是，最靠近唱片中心的录音槽纹。C、D是唱针尖端旋动时在圆A、B上的交点，E是唱片中心，ED是唱片录音槽纹的最小半径r\(_{1}\)，EC是唱片录音槽纹的最大半径r2，F是唱臂的支点。若唱臂是直的，FC和FD都是唱头的轴线。
可以看出，差角α不是一个常数，对于任何实用臂长，它都将随半径r的增减发生显著的改变。
问题就在这里了，如果使C点的α\(_{2}\)为零，D点的α1就会太大，见图3；反过来，如果使D点的α\(_{1}\)为零，C点的α2就会太大。这两种情形都会使谐波失真的数值变化过大，所见比较合理的办法是使
而使任何一点的失真系数都不超过\(\frac{α}{_{1}}\)r1或α\(_{2}\);r2
要满足这个条件，应使直臂唱头的欠长
l=D－L=\(\sqrt{L}\)\(^{2}\)+K\(_{r}\)-L…（2）
式中D=支距，L=唱臂长，
K\(_{r}\)=\(\frac{2r}{^{2}}\)1r2\(_{2}\)r\(^{2}\)1+r2\(_{2}\),
l的单位和所用L、r\(_{1}\)和r2的单位一致。
按式（2）取欠长，可以满足式（1）的条件。这时，差角α在奏放过程的中部一点（在此点，r=\(\sqrt{(}\)2L+l)\(^{l}\),为零，失真系数平均地减小了， 见图4。
然而仅仅这样做并不能充分令人满意。既然奏放唱片所产生的谐波失真和差角α成正比，那么我们要问：把唱臂弯曲一下，差角岂不是会更小些？
事实的确如此，若唱臂的曲角（图5）为β，弯曲唱臂可风使差角从α减小为α—β（图6），结果就大大地减小了差角和谐波失真。这就是直臂唱头，在现代生产上，处于被淘汰地位的缘故。
为了使曲臂唱头的平均失真最小，应使曲臂唱头的超长
并使
l＇的单位也和所用L，r\(_{1}\)，r2的单位一致。
对于给定的L、r\(_{1}\)和r2，曲臂唱机不但只有一个最合适的超长l＇，并且只有一个最合适的曲角β。因此，根据254公厘直径的唱片所设计的唱机，在奏放其它尺寸的唱片时，便不能获得最好的效果。若唱片大于254公厘，奏放初程的谐波失真将过大；若唱片小于254公厘，奏放全程的平均谐波失真将超过可能获得的最小数值。
由于流通的唱片有好几种尺寸，我们建议：唱机制造者，研究可以调节起长的臂支，和可以调节曲角的唱臂。
（注）：有些唱机由于装置欠妥，而使直臂超长或曲臂欠长，故在实际测量时往往发现例外。