Wirkungsgrad und magnetische Flussdichte?

[Kikl]

Nun ja, ich habe mir die Internet-Seite angeschaut. Da steht, dass ein elektrodynamischer Lautsprecher die Lorentzkraft nutzt. Da steht nicht (vorsichtig lesen), dass die Lorentzkraft (so wie sie dasteht) auf die Membran wirkt. Um die resultierende Kraft zu errechnen, musst du über den gesamten Leiter im Magnetfeld integrieren.

Dann möchte ich daran erinneren, dass die Spule angetrieben wird. Das heißt, dass sich die Spule durch das Magnetfeld bewegt, wobei sich der magnetische Fluss durch die Spule ändert. Nach der Lenzschen Regel wirkt der Induktionsstrom seiner Ursache entgegen, d.h. der Strom durch den Leiter wird vermindert, wenn nicht die Eingangsspannung erhöht wird.

Schau dir mal die Seiten an:

http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft

http://de.wikipedia.org/wiki/Lenzsche_Regel

[UltraTiefbassLiebhaber]

Die Lorentzkraft wirkt auf die Membran, da sie auf die Spule wirkt und diese ist bekanntlich mit der Membran verbunden, welche Kraft soll denn sonst wirken???

Um die resultierende Kraft zu errechnen, musst du über den gesamten Leiter im Magnetfeld integrieren.

Das wird doch in der Formel durch das l berücksichtigt.

Ich gebe zu, an die Lenz'sche Regel hatte ich nicht gedacht. Aber ist doch super, es verringert sich der Eingangstrom, damit auch die Eingangsleistung -> die Wirkungsgradsteigerung ist größer als gedacht (wenn wir da nicht was übersehen haben, aber die Überlegungen zur Lorentzkraft stimmen, dessen bin ich mir sicher).

[Kikl]

Ich glaube, die Geschichte mit der Lorentz-Kraft zu erklären, ist etwas schwierig und führt vom Thema weg. Ich gebe Dir Recht, dass schlussendlich die Lorentz-Kraft für den Hub der Membran verantwortlicht ist. Ich bestreite nur, dass die Formel so wie sie da steht auf die Membran an sich anwendbar ist. Sie ist auf jeden Leiterabschnitt anwendbar, der mit der Membran verbunden ist, der durch das Magnetfeld verläuft und durch den ein Strom fließt. Die gesamte resultierende Kraft auf die Membran ergibt sich durch die Integration über alle Leiterabschnitte.


Jedenfalls hast Du die Lenzsche Regel verstanden und Dir ist auch klar, weshalb damit deine ursprünglichen Überlegungen ergänzt werden müssen. Die Lenzsche Regel besagt folgendes:

Eine im Magnetfeld bewegte, geschlossene Leiterschleife erzeugt durch Induktion elektrische Spannung und damit zugleich elektrischen Strom. So entsteht eine Abstoßungskraft, welche die Bewegung des Leiters zu verhindern sucht. Die resultierende Kraft auf den Leiter wird entweder verringert oder die Eingangsspannung muss erhöht werden, um dieselbe Kraft auf den Leiter auszuüben. Folglich muss die zugeführte Leistung erhöht werden.

Die Magnetflußänderung, welche ursächlich für die Induktionspannung ist, ist umso größer, je größer das externe Magnetfeld ist. Folglich ist die Induktionsspannung um so größer, je größer das externe Magnetfeld ist. Die Induktionsspannung und der Induktionsstrom verringert die Kraft auf den Leiter, wenn nicht die Eingangsspannung entsprechend erhöht wird. So, ich rede mir jetzt langsam den Mund fusselig. Wenn's jetzt nicht klar ist, dann musst du jemand anderes fragen.

Neben der Induktion von Strom durch den externen Permanentmagneten tritt bei Wechselströmen auch die sogenannte Selbstinduktion auf. Das habe ich bereits vorher versucht Dir klar zu machen. Lies Dir mal meinen ersten Beitrag durch.

Gute Nacht

Kikl

[Frank Klemm]

Betrachtet man den Schalldruck p bei gegebenen Strom I, so steigt dieser linear mit
der magnetischen Induktion B an, da

(1) F = (Bl) x I

ist. Da p proportional zu a=F/m ist, ist p damit proportional zu B bei konstantem I.
Die abgestrahlte Schalleistung P ist proportional zu B^2.

Allerdings erzeugt die Membranbewegung einen Gegenspannung:

(2) U = (Bl) v

(1)+(2) ergibt, daß die Gegenspannung bei konstantem Strom proportional zu (Bl)^2 ist.
Bei sehr großen Feldstärken steigt damit bei konstantem Strom der Spannungsbedarf an.

Man erhält damit einen Ausdruck der Form:

% = (Bl)^2 / ( a^2 + (Bl)^2 )

a hängt von Membranmasse und Membranfläche ab.

[Kikl]

Danke für die Unterstützung Frank. Vielleicht hast Du den TiefbassLiebhaber mittlerweile Übezeugt. Letztendlich würde ein Wirkungsgrad > 1 den Energieerhaltungssatz verletzen. Perpetuum Mobile ick hör dir trapsen. Deshalb ist für mich ganz klar, dass das nicht geht.

[UltraTiefbassLiebhaber]

Mir war von vorneherein klar, dass ein Wirkungsgrad von > 1 unmöglich ist, das möchte ich nochmal gesagt haben.
Dann wäre hiermit wohl auch bewiesen, dass es in die Kategorie der Märchen gehört, dass frühere Lautsprecher wegen den schwachen Magneten so einen geringen Wirkungsgrad hatten.

Aber warum werben dann die Lautsprecherhersteller eigentlich mit ihren leistungsfähigen Magneten in ihren Lautsprechern? Theoretisch würde dann ein Lautsprecher auch mit einem Minimagneten super funktionieren, oder nicht?

[Frank Klemm]

Mir war von vorneherein klar, dass ein Wirkungsgrad von > 1 unmöglich ist, das möchte ich nochmal gesagt haben.
Dann wäre hiermit wohl auch bewiesen, dass es in die Kategorie der Märchen gehört, dass frühere Lautsprecher wegen den schwachen Magneten so einen geringen Wirkungsgrad hatten.

Aber warum werben dann die Lautsprecherhersteller eigentlich mit ihren leistungsfähigen Magneten in ihren Lautsprechern? Theoretisch würde dann ein Lautsprecher auch mit einem Minimagneten super funktionieren, oder nicht?

Für den Wirkungsgrad (bei gegebener Frequenz) entscheidend sind:
* K = Bl
* R = Ohmischer Widerstand
* M = bewegte Masse
* A = Membranfläche

% = Konstante1 * (Bl*A/M)^2 / ( R + Konstante2 * (Bl*A/M) + Konstante3 * (Bl*A/M)^2 )

Den Wirkungsgrad erhöhen kann man durch:
* kürzere Schwingspule = leichter
* kürzere Schwingspule = geringere R
* Geringere Masse!

Kleine Magneten bei hohem Wirkungsgrad geht bei Hochtönern sehr gut. Nur kann man damit keine Bässe abstrahlen, weil all diese Maßnahmen genau gegen eine gute Baßwiedergabe arbeiten.

[UltraTiefbassLiebhaber]

Ich weiß, je niedriger die Massen, desto schlechter die Basswiedergabe. Nur verstehe ich dann noch nicht ganz, warum man im Bassbereich so große/starke Magneten benötigt.

[Kikl]

"Ich weiß, je niedriger die Massen, desto schlechter die Basswiedergabe. "

Verstehe ich nicht, kannst du mir das mal erklären Tiebassliebhaber?

[UltraTiefbassLiebhaber]

Mit schlechtere Basswiedergabe meine ich, dass der Tiefgang abnimmt. PA Lautsprecher haben niedrige Massen, damit sie einen höheren Wirkungsgrad haben, spielen dafür aber nicht so tief, sondern gehen meistens nur bis 40 Hz oder gar noch weniger.