Wirkungsgrad und magnetische Flussdichte?

[UltraTiefbassLiebhaber]

Das ist es ja gerade, worüber ich mir nicht exakt im Klaren bin.
Was unabstreitbar ist ist, dass, je höher die Kraft ist, desto lauter spielt der Lautsprecher.
Da ich jedoch den Strom und die Spannung nicht erhöhe, erhöht sich die Kraft, damit die Lautstärke und damit der Wirkungsgrad.
Wenn es jedoch so wäre, dann würde man einen Wirkungsgrad von über 100 % erreichen können. Deswegen muss irgendein "Effekt" auftreten, den ich nicht bedacht habe.

[Amperlite]

Wenn es jedoch so wäre, dann würde man einen Wirkungsgrad von über 100 % erreichen können. Deswegen muss irgendein "Effekt" auftreten, den ich nicht bedacht habe.

Denk mal über die beteiligten Energien nach.

Tipp:

Nehmt mal an, wir hätten eine Flussdichte von 500 Tesla

[UltraTiefbassLiebhaber]

500 Tesla werden wohl nicht möglich sein, aber es gibt in der Physik keine Theorie, die mehr als 100 % Wirkungsgrad hätte, da sonst Energie entstehen würde. Ein Magnetfeld von 500 Tesla wäre in der Theorie wohl möglich, somit wäre der Lautsprecher über 100 % effizient und deswegen muss ich etwas übersehen haben.

[Benutzername]

ohne jetzt eure Beiträge wirklich genau verfolgt zu haben, es gibt einfach eine Formel für den Wirkungsgrad, anhand
derer man die Zusammenhänge erkennt - die Herleitung hierfür könnte vielleicht in den englischen Büchern von R.H. Small und Thiele drinstehen, ansonsten auch im Zollner/Zicker - Elektroakustik (macht aber für einen mit höherer Mathematik und Netzwerksystemen unbewanderten wie mich nicht wirklich Spaß zu lesen...)
die folgende Formel bezieht sich auf einen nicht eingebauten Treiber, im Gehäuse liegen aber die Wirkungsgrade ungefähr in diesem Bereich, um die Zusammenhänge zu sehen reicht aber diese Formel:
außerdem erfolgt die Abstrahlung bei dieser Formel in einen halbkugelförmigen Raum; der Wirkungsgrad selbst bezieht sich aber den Teil der Frequenzen/Frequenzspektrum, in dem der Treiber kugelförmig abstrahlt, zu hohen Frequenzen nimmt der Wirkungsgrad aufgrund der Treibereigenen und zuzätzlichen Gehäusewandeigenen Bündelung der Frequenzen zu:


Wirkungsgrad = (9,64 * 10^(-10)*fs^3*Vas)/(Qes)


die konstante Zahl am Anfang der Formel kommt durch die Konstanten 2, pi und c (Schalllgeschwindigkeit) zustande....
fs ist die Resonanzfrequenz des Treibers
Vas entspricht, um's leicht zu sagen, der mechanischen Rückstellkraft des Treibers (wie eine Feder...)


Qes ist die elektrische Güte (sorgt durch die Gegeninduktion für die "elektrische Rückstellkraft", die um einiges größer ist als die mechanische...; je kleiner Qes, desto größer/stärker der Magnet), die folgendermaßen berechnet werden kann oder definiert ist:

Qes = Mms * 2pi * fs* Re/(Bl)^2

Mms ist die gesamt bewegte Masse
Re ist der Gleichstromwiderstand
Bl ist die "Antriebskraft" des Chassis, l ist die Leiterlänge, die vom Magnetfeld B durchströmt wird...


=> damit der Wirkungsgrad möglichst groß wird muss fs hoch liegen, daher die hohe Resonanzfrequenz von PA-Speakern; Nachteil => wenig Tiefbass
Vas möglichst groß, Nachteil gerade im HIfibereich: Gehäuse müssen sehr groß ausfallen
Qes möglichst klein, gleichbedeutend mit hohem B*l Wert; Nachteil, bei sehr kleinem Qes ist der Tiefbass ebenfalls sehr gering

zu deinem 500Tesla Speaker, da wird wohl bei Frequenzen unter - um einfach mal in die Luft zu greifen - unter Frequenzen von 1000Hz nicht mehr viel los sein

was noch interessant ist: hat man den Wirkungsgrad berechnet, bekommt ganz schnell auch die bekannte Herstellerangabe raus, wie laut der Speaker bei 1 Watt Eingagsleistung in einer Entfernung von 1m spielt:

SPL = 112 + 10*log no

no ist der Wirkungsgrad

=> tiefer Bass bei gleichzeitigem hohem Wirkungsgrad und zusätzlich kleinem Gehäuse ist nicht möglich,
entweder tiefer Bass, schlechter Wirkungsgrad relativ kleines Gehäuse (SPL um 87 dB, Grenzfrequenzen um 30Hz, Gehäusevolumen um 60 Liter)
oder wenig Bass großes Gehäuse und hoher Wirkungsgrad (Grenzfrequenzen um 50 Hz, SPL um 99 dB, Gehäusevolumen um 100 bis 250 Liter)

Zwischenlösungen gibt es natürlich auch

so das wars
Gruß,
Andi

[Malcolm]

tiefer Bass bei gleichzeitigem hohem Wirkungsgrad und zusätzlich kleinem Gehäuse ist nicht möglich,

Das ist ja auch der Grund, warum die kleinsten Nuberts (z.B. 310) so einen niedrigen Wirkungsgrad haben.
Oder aber, z.B. die die Dipole, einen brauchbaren Wirkungsgrad, aber keinen Tiefgang.

So, für den Rest brauche ich was Zeit

[UltraTiefbassLiebhaber]

Den Rest muss ich mir auch noch mal richtig zu Gemüte führen, aber Dipole haben keinen Tiefgang, da der akustische Kurzschluss auftritt.

zu hohen Frequenzen nimmt der Wirkungsgrad aufgrund der Treibereigenen und zuzätzlichen Gehäusewandeigenen Bündelung der Frequenzen zu:

So ganz richtig ist das nicht. Es stimmt zwar, da der Wirkungsgrad aus dem Schalldruck in einem Meter Abstand berechnet wird, aber der eigentliche Wirkungsgrad nimmt nicht zu, da dafür die andere Fläche nicht bestrahlt wird.
Für eine exakte Wirkungsgradbestimmung müsste man die Schallenergie auf einer Kugelfläche um die Box in einem Meter Abstand messen und mit der zugeführten elektrischen Leistung verrechnen. Dann hat man den tatsächlichen Wirkungsgrad. Durch diese Wirkungsgradbestimmung mit einem Meter Abstand, haben ja auch Hörner extrem große Wirkungsgrade, da sie stark bündeln, aber der Raum wird deswegen nicht unbedingt lauter beschallt.

[Amperlite]

Es stimmt zwar, da der Wirkungsgrad aus dem Schalldruck in einem Meter Abstand berechnet wird, aber der eigentliche Wirkungsgrad nimmt nicht zu, da dafür die andere Fläche nicht bestrahlt wird.

Das dürfte selbiges Verhalten sein wie bei Antennen oder auch bei Lichtquellen. Ausgesandte Energie mag gleich sein, durch Veränderung des Abstrahlwinkels erhält man lokal aber höhere Energiewerte (an anderen Stellen entsprechend niedrigere).

[UltraTiefbassLiebhaber]

@Amperlite:
Genau so ist es, gut erkannt.

[Frank Klemm]

500 Tesla werden wohl nicht möglich sein, aber es gibt in der Physik keine Theorie, die mehr als 100 % Wirkungsgrad hätte, da sonst Energie entstehen würde. Ein Magnetfeld von 500 Tesla wäre in der Theorie wohl möglich, somit wäre der Lautsprecher über 100 % effizient und deswegen muss ich etwas übersehen haben.

B x l einer Schwingspule hat zwei direkte Auswirkungen:

F = ( B x l ) x I
U = ( B x l ) x dx/dt

Rest kann sich jeder normale Mitteleuropäer selbst ausrechnen.

[tiyuri]

B x l einer Schwingspule hat zwei direkte Auswirkungen:

F = ( B x l ) x I
U = ( B x l ) x dx/dt

Rest kann sich jeder normale Mitteleuropäer selbst ausrechnen.

Spannung = Skalar
U = l | B x v |