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Ich denke die Eigeninduktivität L und die magnetische Flussdichte stehen miteinander im Zusammenhang. Die beim Erzeugen des Magnetfeldes induzierte Gegenspannung ist Uind=-LdI/dt, wobei I die Stromstärke ist. Zum Aufbauen des Magnetfeldes wird demnach Energie verbraucht, die im Magnetfeld gespeichert ist. Fließt der Strom I durch die Spule, so ist der Energieinhalt des Magnetfeldes W=1/2*L*I^2
Der Zusammenhang zwischen Eigeninduktivität L und magnetischer Flussdichte B ist folgender. Je größer die Flussdichteänderung pro Zeit ist, desto höher ist die induzierte Spannung.
Uind=-L*dI/dt=-d/dt(B*N*A)
A ist die Windungsfläche der Spule
N die Windungszahl. Da B=y*N/l*I ist, folgt:
L=-y*A*N^2/l
y ist die magnetische Permeabilität B=y*H, wobei H das Magnetfeld ist. l ist die Länge der Spule
Die Leistung Pr=Uind*I wird zum Auf- und Abbauen des Magnetfeldes eingesetzt. Sie ist also im Magnetfeld gespeichert und steht nicht zum Antreiben der Boxenmembran zur Verfügung. Weitere Verluste dürften aufgrund von ohmschen Widerständen R entstehen, sofern nicht Supraleiter eingesetzt werden. Der Spannungsabfall über R und der durch R fließende Strom wird in Wärme-Energie umgewandelt. Pr=Ur*Ir. Wenn Wechselströme fließen, stellt ein elektrischer Schwingkreis einen Sender elektromagnetischer Strahlung dar. Die Energieverluste aufgrund der ausgestrahlten Strahlung Ps dürften den Wirkkungsgrad auch verringern. Na ja, und die größten Verluste treten vermutlich auf, wenn die Schwingung der Membran in Schallwellen umgewandelt werden. Es gibt also diverse Faktoren, die bewirken, dass die eingesetzte Energie nicht in Schall umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad 1 wäre aber nur erreicht, wenn die Schallenergie gleich der eingesetzten elektrischen Energie wäre.
So, ich hoffe, dass ich mich nicht verrechnet habe und alles stimmt.
1) wie hier bereits geschrieben wurde, ist das eigentlich Problematische die Ankopplung an die Luft, was den Wirkungsgrad so drastisch schlecht macht.
2) sind in Lautsprecher Dauermagneten, und Dauermagneten mit Luftspalten so dick, dass auch noch die Schwingspule darin Platz findet, erreichen eben nur Flussdichten von wenigen mT. Klar könnte man theoretisch den Dauermagneten durch einen Elektromagneten ersetzen, der mit einer externen Spannungsversorung betrieben wird. Aber:
1) würde die Leistung, die man am Signal sparen kann, um die gleiche Auslenkkraft zu erzeugen, mehr als aufgefressen durch die externe Spannungsversorgung des Elektromagneten
2) sind auch bei Elektromagneten Flussdichten von hier zitierten 500T nichtmal in den größten Forschungslaboren möglich. An Forschungsstätten stehen 5T-Magnetfelder. Die Anlage dazu kostet aber schon ein paar 100.000.
Aber nochmals: Das Problematische sind nicht die elektrischen Verluste durch Wärme, sondern die Ankopplung an die Luft. Dass auch das menschliche Ohr nach dem Weber-Fechner-Gesetz nur logarithmisch auf Intensitätserhöhungen reagiert, sei nur nebenbei erwähnt.
Und noch was: Schwingspulen haben typischerweise maximal 3cm Platz, auszulenken, ohne Verzerrungen durch Verlassen des homogenen Magnetfeldbereichs zu verursachen. Von daher macht eine Diskussion um eine Erhöhung der Flussdichte ohnehin keinen Sinn, weil dann im Gegenzug die Härte der Rückstellfeder vergrößert werden müsste. Oder der Luftspalt des Magneten vergrößert, was sich aber wieder in der Reduzierung der Flussdichte auswirken würde.
Wie du auf einen Wirkungsgrad von über 100% kommst, ist mir leider nicht klar geworden. Vielleicht kannst du es mir nochmal kurz erklären.
Wie du auf einen Wirkungsgrad von über 100% kommst, ist mir leider nicht klar geworden. Vielleicht kannst du es mir nochmal kurz erklären.
Ich bin nur theoretisch davon ausgegangen, dass wenn man die Flussdichte immer weiter erhöht, man immer den Wirkungsgrad mit erhöht (deswegen auch die unrealistisch hohe Flussdichte). Irgendwo hatte ich nämlich gelesen, dass früher nicht so starke Magneten zur Verfügung hatten und deswegen die Wirkungsgrade viel geringer waren.
Wie meinst du das, dass man mit einem stärkeren Magneten auch die Federhärte erhöhen müsste? Dann lenkt die Membran ja weniger aus und man hat keine Wirkungsgraderhöhung, bei vorgegebener Spannung bzw. Strom.
Zimmerlautstärke ist die Lautstärke, bei der man die Musik in jedem Zimmer des Hauses deutlich hören kann ! :D
Wie ich bereits oben geschrieben habe, da ich gelesen hatte, dass ein Grund für die niedrigen Wirkungsgrade früherer Lautsprecher die schwachen Magneten sind und wenn man sich so umsieht, haben die Lautsprecher wirklich immer stärkere Magneten (vorallem Car Hifi) und der Wirkungsgrad nimmt auch immer mehr zu.[/quote]
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Ich frage mich, weshalb die Stärke des eingesetzten Magneten den Wirkungsgrad verbessern soll. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, muss man die Verlustleistung im Verhältnis zu Ausgangsleistung minimieren. Das ist das entscheidende. Das Erhöhen des eingesetzten Magneten stellt an sich noch keine Verbesserung des Wirkungsgrades dar. Vielleicht konnte man mittels stärkerer Magnete tatsächlich den Wirkungsgrad verbessern. Aber die Zusammenhänge sind glaube ich etwas komplizierter. Die einfache Formel starker Magnet gleich hoher Wirkungsgrad gilt jedenfalls so nicht.
Aber es gilt ja wie in meinem ersten Post bereits angedeutet: F = B * I * l
Vergrößere ich also B (die Magnetische Flussdichte), dann wirkt auf die Membran eine größere Kraft, die Membran wird bei gleichem Strom weiter ausgelenkt, der Ton wird lauter -> der Wirkungsgrad steigt. So jedenfalls verstehe ich das, dass da irgendwas nicht stimmen kann, ist mir klar, sonst würde ja wie gesagt irgendwann ein Wirkungsgrad über 100 % rauskommen, bei einer theoretischen Flussdichte von 500 T.
Ich weiß ja nicht mal, ob das stimmt, dass die Wirkungsgrade aufgrund der schwachen Magneten so schlecht waren, aber ich habe das jetzt schon öfters gelesen (leider weiß ich jetzt keine Quellen dazu).
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Dem möchte ich gleich mal widersprechen. Der Ton kann durchaus lauter werden, ohne dass der Wirkungsgrad steigt. Der Wirkungsgrad kann sogar dabei sinken.
Deine Formel beschreibt die Kraft auf einen geraden Leiter in einem homogenen, senkrecht zum Leiter angeordneten Magnetfeld. Ich kann nicht sagen, ob man damit die Kraft auf eine Membran eines Lautsprechers beschreiben kann. Das sei dahingestellt. Trotzdem, was hat das mit dem Wirkungsgrad zu tun? Was ist jetzt mit der Leistung= Arbeit/Zeit? Darauf kommt es an, nicht auf die Kraft oder die Auslenkung der Membran.
Das Leistung Arbeit pro Zeit ist stimmt.
Die Formel F = B x I x L gilt, kannst du bei http://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecher nachlesen. Und diese Kraft wirkt auf die Membran.
Wenn ich nun nur B erhöhe (I bleibt konst), erhöht sich die Kraft auf die Membran. Die Membran wird weiter ausgelenkt und da P = U(eff) x I(eff) = I²(eff) x R ist, bleibt die zugeführte Leistung gleich. Der Ton wird aber durch die größere Membranauslenkung lauter.
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