Impedanz und Wirkungsgrad, 4 Ohm besser als 8 Ohm?

[Impedanz]

Hallo,

ein Lautsprecher benötigt eine gewisse Kraft um die Luft in Schwingungen zu versetzen und somit Schall zu erzeugen.
Ein Lautsprecher erzeugt diese Kraft mittels einer Spule. Bei Spulen gilt, je größer der Strom, desto höher die Kraft.
Angenommen ich habe 1 Watt Leistung.
P = U * I
U = P / I
I = U / R = P / (I * R)
I² = P / R
I = sqrt(P/R)
Bei 4 Ohm sind das I = sqrt(1/4) = 0,5 A
Bei 8 Ohm sind das I = sqrt(1/8) = 0,35 A

Somit ist der Strom bei einem 8 Ohm Lautsprecher geringer und damit müsste auch der Wirkungsgrad geringer sein.

Was sagen die Profis dazu?

Vielen Dank für eure Antworten.

[weaker]

Bin zwar kein Profi, aber Lautsprecher sind vom Widerstand her doch komplexwertige Lasten, d.h. Du musst auch den Imaginärteil mitrechnen. Das ist ja der Witz bei der Impedanz.

[Thias]

Hallo,


Somit ist der Strom bei einem 8 Ohm Lautsprecher geringer und damit müsste auch der Wirkungsgrad geringer sein.

Hallo Impedanz, herzlich willkommen.
Hoffen mal, dass du keine komplexe Last bist

Ich kann nicht so richtig nachvollziehen, was du mit dieser Aussage meinst...
Bei 8 Ohm-Boxen hast du einen geringeren Strom, richtig. Wenn du die gleiche Leistung haben willst, brauchst du, entsprechend deiner Formel, eine höhere Spannung des Verstärkers. Das erreichst du, indem du den Lautstärkesteller etwas weiter auf drehst.
Das hat mit Wirkungsgrad erst mal nichts zu tun.

Die Kraft in einem Magnetkreis hängt von der Feldstärke und damit vom Strom ab, der durch die Spule fließt und der Windungszahl (und Länge). 8 Ohm-Sulen haben eine höhere Windungszahl. D.h., es wird die gleiche mech. Kraft bei gleichetr elektrischer Leistung erzeugt, man braucht nur eine höhere Spannung.

Der Wirkungsgrad sagt nur etwas darüber aus, wieviel von deiner elektr. in mech. Energie umgewandelt wird. (Verluste durch Wärme)

[wischundweg]

Hallo,


Somit ist der Strom bei einem 8 Ohm Lautsprecher geringer und damit müsste auch der Wirkungsgrad geringer sein.

..................... Der Wirkungsgrad sagt nur etwas darüber aus, wieviel von deiner elektr. in mech. Energie umgewandelt wird. (Verluste durch Wärme)

Das heisst also das bei unseren NuBoxen so zusagen durch die aufwendige Weiche, sagen wir mal 1/3 oder 1/4 der Verstärkerleistung die ich gebe (durch drehen am Lautstärke regler) durch abwärme "flöten" geht? Verloren in dem Sinne nicht hörbar sondern in Wärme

Zum heizen reicht es aber woll doch nicht

[Thias]

Das heisst also das bei unseren NuBoxen so zusagen durch die aufwendige Weiche, sagen wir mal 1/3 oder 1/4 der Verstärkerleistung die ich gebe (durch drehen am Lautstärke regler) durch abwärme "flöten" geht? Verloren in dem Sinne nicht hörbar sondern in Wärme

Zum heizen reicht es aber woll doch nicht

... viel mehr
Ein Lautsprecher mit einem Kennschalldruck von 85 dB hat einen Wirkungsgrad (abgegebene durch zugeführte Leistung) von 0,2 %. Bei PA-Anlagen mit 99 dB hat auch nur 5 %.
Ein Lautsprecher erzeugt also fast nur Wärme
Der größte Teil der Wärme wir in der Schwingspule verbraten, ich schätze mal 5 % davon in der Weiche.

[syntheticwave]

Der größte Teil der Wärme wir in der Schwingspule verbraten, ich schätze mal 5 % davon in der Weiche.

Der Hauptgrund für den schlechten Wirkungsgrad ist aber die Fehlanpassung an den Lastwiderstand der Luft. Google einfach mal nach:

"Anpassung von Lautsprechern an den Lastwiderstand der Luft"

[wischundweg]

Dann ist ja was dran, am Thema "Warm spielen"

Weiss einer was so die Betriebstemperatur eines Chassis ist? Oder ist das nur Pipilau

Ein Analoger Verstärker der sich warm gespielt hat, spielt ja dann auch am "besten"

Ich bilde mir gerne ein das mein Verstärker, wenn er seine Betriebtemperatur erreicht hat, im Bass besser und kräftiger spielt.

[Thias]

Der Hauptgrund für den schlechten Wirkungsgrad ist aber die Fehlanpassung an den Lastwiderstand der Luft.

Ob man das als Fehlanpassung bezeichnet oder als physikalische Gegebenheit sei mal dahin gestellt. Große Flächen haben da sicher Vorteile, was den Wirkungsgrad betrifft, allerdings auch erhebliche Nachteile, was Partitialschwingungen und Interferenzen betrifft. Genau so Hörner, die mit Kurzzeitreflexionen den Klang verfälschen können.
Das stellt sich die Frage, ob es angesichts dieser Probleme eine höhere reingepumpte elektrische Leistung so nachteilig ist.

[raw]

Bei einem HiFi-Verstärker geht man im Ideal von einer idealen Spannungsquelle aus. Bei gleicher angelegter Spannung fließt durch einen 8-Öhmer also der halbe Strom wie durch einen 4-Öhmer. Soll der Wirkungsgrad nun auf die Leistung oder in Bezug auf die Spannung bezogen werden? Das wird ja meistens angegeben, entweder bezogen auf 1W, oder auf 2V oder 2,83V. Wegen P=U²/R sind es dann bei einem 4-Öhmer und 2,83V dann halt 2 Watt. Will man den Wert nun auf 1W bezogen haben, muss man einfach 3dB abziehen.

_____

Die 5% kommen im Bass vielleicht hin, wenn eine sehr niederohmige Spule vor dem TMT liegt. 4 Ohm TMT -> 0,2 Ohm "Vorwiderstand". Mit dem Innenwiderstand des Verstärkers, den Kabel- und Übergangswiderständen und der Spule kommt man schon fast in eine andere Größenordnung. Aber das ist doch egal, oder?

_____

Betriebstemperatur bei einem Lautsprecher...
Im HiFi-Normalbetrieb bei Zimmerlautstärke (< 1 Watt) wäre das also ziemlich genau Zimmertemperatur. Im PA-Bereich hingegen ist Wärmämänätschmänt wirklich wichtig...
Das kann man auch nicht mit einem Verstärker vergleichen, da hier ein Ruhestrom fließt und die Eigenschaften von Halbleiterbauelementen temperaturabhängiger als die einer Kupferspule sind.

[syntheticwave]

Der Hauptgrund für den schlechten Wirkungsgrad ist aber die Fehlanpassung an den Lastwiderstand der Luft.

Ob man das als Fehlanpassung bezeichnet oder als physikalische Gegebenheit sei mal dahin gestellt. Große Flächen haben da sicher Vorteile, was den Wirkungsgrad betrifft, allerdings auch erhebliche Nachteile, was Partitialschwingungen und Interferenzen betrifft. Genau so Hörner, die mit Kurzzeitreflexionen den Klang verfälschen können.
Das stellt sich die Frage, ob es angesichts dieser Probleme eine höhere reingepumpte elektrische Leistung so nachteilig ist.

Diese Physikalisch Gegebenheit ist Fehlanpassung. Niedriger Quellwiderstand trifft auf hohen Lastwiderstand.
Das Mit den Partialschwingungen trifft nur für zentral angetriebene Membranen zu. Wenn man dezentral antreibt, wie im "akustischen Vorhang", lässt sich auch bei einer riesigen resultierenden Membran ein Kolbenstrahler realisieren.