Hilfe! Facharbeit: 2-Wege-System

Nein, das werde ich jetzt nicht direkt beantworten, ein wenig Arbeit solltest Du schon noch haben

Lies Dir das einmal durch:

Grundlagen Frequenzweichen

Ansonsten solltest Du folgende Begriffe verstehen:

• Widerstand
  
• Spannungsteiler,
  
• belasteter Spannungsteiler
  
• frequenzabhängiger Widerstand
  
• Impedanz
  
• Phase
  
• Kapazität
  
• Induktivität
  
• Logarithmische Darstellung / (dezi)Bel
  
• Serien- und Parallelschaltung von Bauteilen
  

Wenn Du es wirklich wissen möchtest, versuch Dich einmal in die folgenden Themen einzuarbeiten

• komplexe Zahlen
  
• komplexer Widerstand
  

ist mir absolut schleierhaft, warum du dich für so eine facharbeit entscheidest wenn du NULL ahnung davon (und interesse?) hast.

vielleicht doch nochmal ein anderes thema suchen?

5min wikipedia und die meisten fragen wären geklärt.

Bevor man vertseht,wie ein HP und ein TP physikalisch funktioniert,sollte man die Grundlagen der Elektrotechnik auf dem Kasten haben.Und damit meine ich nicht das Ohmsche Gesetz.
Die Funktionsweise von Kondensatoren und Spulen lassen sich so einfach nicht erklären.
Da bedarf es schon eines E-Technik Studiums oder eines E-Technikers.
Die Auswirkungen kann man dagegen schnell googlen und versteht man auch.
Das gilt auch für Begriffe wie Flankensteilheit,etc.

Fischmeister78 schrieb:

Die Funktionsweise von Kondensatoren und Spulen lassen sich so einfach nicht erklären.

Die Grundlagen würde ich aber schon in der Oberstufe (vor allem wenn man eine Facharbeit in Physik schreibt) vermuten!

Klar, die komplexe Beschreibung erwarte ich schon erst im ersten Semester, die reelle Darstellung aber schon im LK -- GK vielleicht nicht, aber schreibt man auch in dem eine Facharbeit?

Lies dir mal das Buch von Vance Dickason durch! Und für die Messtechnik, die eine Eigenentwicklung nunmal erfordert brauchst du dann auch noch das Buck von Joe D'Appolito!

Ciao,

Spatz, der auch eine LS-Facharbeit geschrieben hat

anymouse schrieb:

Die Grundlagen würde ich aber schon in der Oberstufe (vor allem wenn man eine Facharbeit in Physik schreibt) vermuten!

Das kannst du getrost vergessen.Vor allem nicht in Physik.
Da bekommt man vielleicht gesagt,das ein Kondensator elektrische Ladungen aufnehmen,speichern und abgeben kann.
Aber das ist die Spitze des Eisberges.
Es gibt im www ganze Facharbeiten von TUs und Unis die sich nur mit dem Thema Kondansator und Spule beschäftigen.
Sicherlich muss man nur einen Teil wissen,und eine Frequenzweiche zu erklären.
Aber selbst diesen Teil wird dir in der Oberstufe keiner erklären.
Aber wenn du es unbedingt willst,gibt es im www eine Menge Material zu dem Thema.
Und bei Fragen gibts es gute Foren von E-Technikern und Studenten.Ich hab das Thema zwar gerade selbst,zumindest den Kondensator,aber mir fehlt die Zeit,sowas zu erklären.
Wäre vielleicht angebracht,sich vorher etwas zu erkundigen,bevor man so ein Thema wählt,von dem man nichts weis.

Dochdoch, in Bayern bekommt man das im Physik-LK beigebracht, auch warum Cs und Ls ihre speziellen Eigenschaften haben. Auch Schwingende Systeme kommen schon dran, wenn auch ohne solche Begriffe wie Güte etc..

Fischmeister78 schrieb:

anymouse schrieb: Die Grundlagen würde ich aber schon in der Oberstufe (vor allem wenn man eine Facharbeit in Physik schreibt) vermuten! Das kannst du getrost vergessen.Vor allem nicht in Physik. Da bekommt man vielleicht gesagt,das ein Kondensator elektrische Ladungen aufnehmen,speichern und abgeben kann. Aber das ist die Spitze des Eisberges.

Nö, wir hier in BaWü haben in der elften die komplette Funktionsweise erklärt bekommen.

Grüße,
Florian

Bestimmt nicht nur in Bayern.
Das hilft dir trotzdem nicht weiter zu erklären,warum ein Kondensator wechselstrommäßig ein frequenzabhängiges Verhalten zeigt.
Denn das bekommt ihr bestimmt nicht erklärt.
Falls doch,sag bescheid.
Dann höre ich sofort mit dem Techniker auf,und mach einen Physik LK in Bayern.

Fischmeister78 schrieb:

warum ein Kondensator wechselstrommäßig ein frequenzabhängiges Verhalten zeigt.

In der Oberstufe braucht das Warum vielleicht nicht ganz ausführlich behandelt werden, es reichen aber und es scheint mir eigentlich auch Pflicht das ob und welches.

Und die Formeln R_L = 2*Pi*f*L bzw. R_C = 1/ (2*Pi*f *C) sollten spätestens mit Abschluss der 12 auch bekannt sein.

Hi,
besonders dankbar bin ich für den Link der ersten Antwort. Eine sehr hilfreiche Grundlagenbeschreibung!

Zu allen, die meine Unwissendheit kritisieren:
Das ich wenig kompetent in diesem Bereich bin, dass will ich gar nicht leugnen. Allerdings ist das nötige Interesse da, um Probleme zu erarbeiten. Das ist ja auch der Sinn einer Facharbeit: Ein im Unterricht nicht behandeltes Thema selbst ganz neu erarbeiten. Das ich im Moment noch keinen Peil hab, ist mir deshalb nicht peinlich.

Ich sehe ein, dass ihr mir die Fragen nicht beantworten wollt, aber ich hätte einen Vorschlag:
Wie wärs, wenn ich die Fragen selbst beantworte (in Folge weiter Erkundungstouren durchs Inet) und ihr mich nur dann verbessert, wenn ich Fehler in meiner Aussage habe:
Ich fange mal an mit Frage 2.a)
Die Flankensteilheit:
Eine Frequenzweiche hat die Eigenschaft Frequenzen voneinander zu trennen. Um das zu realisieren kommen Filter zum Einsatz, die entweder Frequenzen über (Hochpass-Filter) oder unter (Tiefpass-Filter) der Trennfrequenz nahezu ohne Widerstand durchlassen, während sie die anderen Frequenzen durch einen höheren Widerstand dämpfen. Die Frequenzdämpfung kann nicht vollkommen nach 1 Herz neben der Trennfrequenz erfolgen (warum weiss ich noch nicht), sondern nur allmählich. Wie präzise das erfolgt, hängt von der der Steilheit ab. Beträgt die Steilheit 8dB/Oktave, so wird die Lautstärke in dem Frequenzbereich, der eine Oktave höher bzw. tiefer ist als der Trennfrequenz, um 8dB vermindert.

Gott bitte lass das stimmen ^^

Das klingt jetzt zwar so, als würde ich meinen, ich Vollhorst müsste euch belehren. So ist es aber nicht gemeint, aber ich muss mich in der Facharbeit ja auch so ausdrücken. Sry

Weitere Antworten folgen ^^
Übrigens n echt tolles Forum. Hier bekommt man sehr schnell (mehr und weniger) gute Hilfe.

LG, Nico

Nicooo,es ist richtig.
@anymouse,die Formeln hatte ich schon vor 10 Jahren während meiner Lehre.Blos gut.Die hab ich soagr als Realschüler verstanden.
Ich dachte schon die Technikerschule wäre umsonst.Glück gehabt.

yo nico

pass auf, frequenzweichen sind nix anderes als eine kombination verschiedener bauteile in einem stromkreis.

was ist das für ein stromkreis? gleich oder wechselstrom?

wie verhalten sich die bauteile
.widerstand
.kondensator
.spule
in diesem stromkreis?

wie verhalten sie sich in kombination in diesem stromkreis?
stichworte: reihen- und parallelschaltung, frequenzabhängigkeit der bauteile
.........................................

bei 0 angefangen ist das nicht. das solltest du aber.
deswegen würde ich erstmal herausfinden wie ein ls-chassis technisch funktioniert und warum eine kombination aus 2 verschiedenen chassis einer frequenzweiche bedarf.

dann solltest du noch herrausfinden was mit spannung und strom ( da gibts nen unterschied ) bei den einzelnen bauteilen passiert, auch in abhängigkeit von der frequenz.
zb.
bei gleichspg. lässt der normale wid. den selben strom durch wie bei 1000hz, in einer reihenschaltung mit mehreren wid. kannst du immer den selben spg abfall messen.

ein kondensator lässt bei 0 hz keinen stromfluss zu, weil nach der zeit, nachdem der kondensator vollst. geladen ist, einen unendl. hohen wid. hat.

eine spule wird hochohmiger, je höher die frequenz wird, bei gleichspg. ist es halt nen draht wie jeder andere auch, sprich: wir haben nen kurzschluss.
................................................

du hast dir da echt ein riesenprojekt ausgesucht, ein lautsprecher ist nicht einfach mal eben so mehr oder weniger wissenschaftlich zu umschreiben.
vielleicht hätte ein einweg-ls gereicht, wie man hier sieht:

http://www.hifi-foru...m_id=104&thread=1913

es gibt wirklich unmengen an parametern, die beachtet werden müssen. und die frequenzweiche kommt erst hinterher.

zu sehen zb hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Thiele-Small-Parameter

das beschreibt die wechselwirkung des lautsprechers und gehäuses, denn beides beeinflusst sich gegenseitig.

die passende frequenzweiche, um lautstärken anzugleichen (so das zb der hochtöner nicht lauter ist als der tieftöner) oder die frequenzbänder für den hochton-ls und den tiefmittelton-ls ist ein eigenes thema.

http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenzweiche#Passivweichen

dafür ist es notwendig, das man die grundregeln des verhaltens passiver bauteile in einem wechselstromkreis kennt.

oh mann oh mann...
ich hab doch mehr gelernt als ich dachte

achja, ausserdem solltest du dich nach all dem auch mit nem hochpass, nem tiefpass, nem bandpass und nem notchfilter vertraut machen. das beschreibt die wirkungsweise der bauteile in kombination (reihe, parallel, gemischt)in einem wechselstromkreis.
danach kann man dann über so und so viel db pro oktave reden.

ist sowas genauestens dokumentiert und bewiesen, kannst du es gleichzeitig in einem kleinen elektrobetrieb als gesellenstück präsentieren

viel spass!


eeeeedit: verbessert mich bitte wenn ich was falsch gemacht habe, ich bin jetzt in der qualitätssicherung tätig.
will ja nicht das der junge was falsches lernt!

Vielen Dank,
für diese super Hilfe!
Sind ein paar Ansätze bei, die mir noch gar nicht so bewusst geworden sind.

Die geschichte mit dem Gleich- und Wechselstrom (also mit was von beiden ein Lautsprecher betrieben wird), ging mir auch grad durch den Kopf, als ich versucht hab zu verstehen, wie man Spulen und Kondensatoren in dem Zusammenhang als frequenzabhängige Widerstände zu betrachten. (Hier wär mal ein heißer Tipp nötig, hab selbst bei Wikipedia nichts sinnvolles gefunden)

Ich werd mich noch ausgiebig mit dem ganzen Schlamützel beschäftigen, aber ich hab ja auch noch bis Ostern Zeit und bald kommen die Weihnachtsferien.

Ich hoffe, ich werde von euch weiter so prima unterstützt, sonst wäre ich jetzt noch nicht so "weit", wie ich im Moment bin.
Vielen, vielen Dank!

Ach und wie gesagt eine kleine Hilfe was die Kondensatoren und Spulen als Widerstand angeht, wär echt ne tolle Sache ;-)

LG, Nico

Nicooo schrieb:

Beträgt die Steilheit 8dB/Oktave, so wird die Lautstärke in dem Frequenzbereich, der eine Oktave höher bzw. tiefer ist als der Trennfrequenz, um 8dB vermindert. Gott bitte lass das stimmen ^^

Stimmt fast!

Allerdings gibt es
Filter erster Ordnung: 6 dB/Oktave
Filter zweiter Ordnung: 12 dB/Oktave
etc.. Filter bis zu 4. Ordnung werden im LS-Bau eingesetzt.

Viel Erfolg noch!

Ulf

Grundlagen, setzen Kenntnis über Stromkreis voraus:

1) Widerstand der ( verlustfreien ) Spule X(L)=2*Pi*f*L => proportional der Frequenz
Widerstand des ( verlustfreien ) Kondensators X(C)=1/(2*Pi*f*C) => reziprok zur Frequenz

2) Bei Frequenzweichen 1. Ordnung gilt hier: Tieftöner liegt in Reihe mit Spule,
Hochtöner in Reihe mit Kondensator => jenseits der Grenzfrequenz wird linear zur Frequenz
abgeschwächt.
Bei Frequenzweichen 2.Ordnung ist zum Tieftöner zusätzlich noch ein Kondensator,
parallel zum Hochtöner zusätzlich eine Spule geschaltet
=> jenseits der Grenzfrequenz wird quadratisch mit der Frequenz abgeschwächt.

Flankensteilheit, Beispiel:

6 dB/Oktave ( 1.Ordnung ) heisst: bei doppelter Frequenz => halbe Spannung bzw. viertel Leistung

12 dB/Oktave ( 2.Ordnung ) heisst: bei doppelter Frequenz => viertel Spannung bzw. 1/16-fache Leistung


3) s.o.

4) Ändert man Spule/Kondensator, ändern sich bei gegebener Frequenz die entsprechenden
Impedanzen ("Wechselstromwiderstände"), s.o.


Siehe auch, z.B.
=> Höfling, Verlag Dümmler: Physik Band II, Teil 2 ( Buch für die Oberstufe ),
=> Moeller/Fricke; Verlag Teubner: Grundlagen der Elektrotechnik

Gruss 5 0 H z S

Hi,
wow, ihr seid echt spitze, anders kann man das echt nicht sagen. Das nenn ich mal Hilfsbereitschaft.

@ 5_0_H_z_S_:
Danke für die Antworten, hilft mir auf jeden Fall ein ganzes Stück weiter und klingt auch logisch.

Leider fehlt mir noch die eigentlich Logik/Veranschaulichung:
Ich verstehe, dass es so ist, aber ich kann es physikalisch nicht erklären.

Also zB. ich weiss das ein Kondensator bei tiefer Frequenz hohen Widerstand hat und umgekehrt, und dass sich der Widerstand der Spule proportional zur Frequenz verhält. Das Problem ist nur, warum ist das so. Dass es schwer zu erklären ist auf Textbasis und nicht jeder Lust dazu hat, ist schon in Ordnung. Ein interessanter Link wäre auch schon recht hilfreich.

LG, Nico

Hi,

also mal zu Diskussion, LK Physik Bayern ham wir das mit Elektrodynamik und so schon gemacht was spulen und Kondensatoren angeht, is nu aber schon gut ein Jahr her und zurzeit is Atomphysik, aber ich versuchs mal trotzdem zu erklären.

Also zur Spule, ist sozusagen erzkonservativ und "träge".
Wenn man durch eine Spule einen Strom schickt, dann induziert diese in sich selbst ein Magnetfeld, welches einen Stromfluss entgegengesetzt des "normalen" stromflusses erzeugt. Dadurch kommt also kein Strom durch die Spule. Ändert sich der Stromfluss nich (bleibt er konstant) so baut sich auch langsam dass Magnetfeld wieder ab, der -I nimmt ab und Strom fließt durch die Spule. Je schneller jedoch die Stromänderung ist, desto öfter wird das Magnetfeld induziert und erzeugt den -I.
Das ist mit zunehmender Frequenz der Fall.
-> hohe frequenz = schnelle stromänderung = steigender wechselstromwiderstand der Spule.

ich hoff mal es war verständlich.

Gruß
Andreas

edit: LeiFiPhysik
da steht auchn haufen mit vielen java applets zum rumprobieren

Moin, ich jetzt auch mal ...

• Es geht um eine Facharbeit in der 12 LK Physik und nicht um ein Buch über Grundlagen Nachrichtentechnik?
  
• Die Facharbeit ist in ihrem Umfang sehr beschränkt, max. 15 Seiten DIN A4 einseitig für "Rohdaten" nach Abzug von Titel, Inhalt, Quellenverzeichnis, Literaturrecherche?
  
• Die Aufgabe lautet nicht, den besten 2-Weger dieses Universums zu bauen?
  
• Es steht nur ein sehr beschränktes Budget für Hardware zur Verfügung?
  
• Die Präsentation des Ergebnisses der Facharbeit als Hardware wäre ein schönes Gimmick?
  
• Der Ersteller der Facharbeit wird in den nächsten Monaten kein NT-Studium beendet haben?
  
• Die Facharbeit wird von Mitschülern gelesen/gehört und von einem Physiklehrer betreut und bewertet, der nicht Mitglied im HiFi-Forum ist?
  
• Der Ersteller der Facharbeit ist gewillt, das Wissen hier im Forum zu nutzen.
  

Diese Facharbeit ist zum Erfolg verdammt!

Ein erster Vorschlag an Nico: "Konstruiere" doch mal Deinen LS per Simulationssoftware.

Du wirst nicht alles verstehen, aber Grundzüge werden erkennbar. Du siehst das, was Du später (theoretisch) hören würdest. Du spielst mit den Bauteilen, den Chassis, der Schallwand, dem Gehäuse, Du kannst erste Screenshots für die FA abspeichern - und Du kannst hier Fragen stellen!

Interesse?

Gruß
Detlef

@nicoo

Hier ein link zu einem Simu-Prog.

http://www.boxsim.de/

Kostet nix und ist sehr hilfreich

Hi Leute,
danke für das Prog, macht das Verständnis um Einiges leichter.

Ich bin auch bereit, mal wieder eine Frage zu beantworten:
Nämlich was die Schaltung parallel und in-Reihe von Kondensatoren und Spulen angeht:

Zu erst einmal gibt es Frequenzen verschiedener Ordnungen. Je höher die Ordnung einer Frequenzweiche ist, desto höher auch dessen Flankensteilheit. Ich beginne mit einer Frequenzweiche 1. Ordnung:
Dem Hochtöner ist ein Kondensator in Reihe geschaltet, da er tiefe Frequenzen (wie tiefe hängt von dessen Dimensionierung ab) abschwächt. So bekommt der Hochtöner sinnvoller Weise die für ihn gedachten hohen Frequenzen zur Wiedergabe übergeben.

Dem Tieftöner ist eine Spule in Reihe geschaltet, da sie hohe Frequenzen (wie hohe hängt von deren Dimensionierung ab) abschwächt. So bekommt der Tieftöner sinnvoller Weise die für ihn gedachten tiefen Frequenzen zur Wiedergabe übergeben.

2. Ordnung:
Der Unterschied einer Weiche 2. Ordnung gegenüber einer 1. Ordnung, ist der, dass einem Hochtöner zusätzlich noch eine Spule parallel geschaltet ist und einem Tieftöner ein Kondensator.

Warum das ganze:
Der Strom verteilt sich auf parallelen Leiterpaaren immer umgekehrt, der auf diesen befindlichen Widerstände. Da eine Spule für hohe Frequenzen einen hohen Widerstand darstellt, und für tiefen einen geringen, verteilen sich die hohen auf den Leiter mit dem Hochtöner und die tiefen auf dem Leiter mit der Spule (aufgrund des geringeren Widerstandes).

Bei Tieftönern ist es das ganze Spiel nur umgekehrt. Der Kondensator ist bei hohen Frequenzen ein geringer Widerstand, bei tiefen hingegen ein hoher.

Ist das so Facharbeitswürdig erklärt?

Warum ein Kondensator bzw. eine Spule für tiefe bzw. hohe Frequenzen einen großen Widerstand darstellt und bei hohen bzw. tiefen nicht, weiss ich leider noch nicht. Ebenfalls interessant wäre der Widerstand eines Lautsprechers, da er auch für die Verteilung wichtig ist.

LG, Nico

Widerstand eines LS:

1. Gleichstromwiderstand siehe Datenblatt
2. Impedanz = frequenzabhängiger Widerstand, siehe Diagramm des Herstellers.

Nr. 2 muß bei der Auslegung der Weiche berücksichtigt werden. Es ist NICHT möglich, eine Standard-Impedanz zur Berechnung der Weichenteile einzusetzen. Vielmehr die Impedanz bei Trennfrequenz.

Da das stört, wird meist die Impedanz durch Korrekturglieder linearisiert.

Beispiel siehe Boxsim-Weiche, Mittelton und Tiefton (je eine Spule 15 mH und Kondensator).

Unbedingt erwähnen: Die Weiche verschiebt die Phase der Chassis, daher muß bei der Entwicklung der Weiche geprüft werden, daß bei der Trennfrequenz die Phasen übereinstimmen. Also: bei 3000 Hz sollen Tief- und Hochtönermembran bei einem Impuls in die gleiche Richtung ausschlagen.

Wenn nicht, gibt es bei der Trennfrequenz Auslöschung (Interferenz)und Verschiebung der Abstrahlungsrichtung.

Kann man sehr schön in Boxsim erproben.

Daher taugen Universalweichen nix!!!

Hi,
nochmal zu folgendem Post:

* Es geht um eine Facharbeit in der 12 LK Physik und nicht um ein Buch über Grundlagen Nachrichtentechnik?
* Die Facharbeit ist in ihrem Umfang sehr beschränkt, max. 15 Seiten DIN A4 einseitig für "Rohdaten" nach Abzug von Titel, Inhalt, Quellenverzeichnis, Literaturrecherche?
* Die Aufgabe lautet nicht, den besten 2-Weger dieses Universums zu bauen?
* Es steht nur ein sehr beschränktes Budget für Hardware zur Verfügung?
* Die Präsentation des Ergebnisses der Facharbeit als Hardware wäre ein schönes Gimmick?
* Der Ersteller der Facharbeit wird in den nächsten Monaten kein NT-Studium beendet haben?
* Die Facharbeit wird von Mitschülern gelesen/gehört und von einem Physiklehrer betreut und bewertet, der nicht Mitglied im HiFi-Forum ist?
* Der Ersteller der Facharbeit ist gewillt, das Wissen hier im Forum zu nutzen.

Ja das ist alles richtig, bis auf das ich nicht weiss, was ein Gimmick ist ^^

Und noch eine Frage:
Ist es richtig, dass Lautsprecher tatsächlich mit Wechselstrom betrieben werden ?!
Wenn nein, könnte ich mir nciht erklären, wie das mit dem frequenzabhängigen Widerstand von Kondensatoren/Spulen funktionieren soll.
Wenn ja, wieso, wird an den Anschlussklemmen von LS und Verstärker überhaupt zwischen + und - unterschieden, wenn die Pole beim Wechselstrom sowieso permanent Wechseln?

Ach, und es wär nett, wenn noch einer meine Erklärung zu den Schaltungen von Frequenzweichen prüfen könnte.

LG, Nico

Nicooo schrieb:

Ist es richtig, dass Lautsprecher tatsächlich mit Wechselstrom betrieben werden ?!

Ja, ist richtig.

Nicooo schrieb:

Wenn ja, wieso, wird an den Anschlussklemmen von LS und Verstärker überhaupt zwischen + und - unterschieden, wenn die Pole beim Wechselstrom sowieso permanent Wechseln?

Stichwort "Phase":

Weil es einen Unterschied macht, ob sich die Membran raus-rein-raus-... oder rein-raus-rein-... bewegt; sprich ob sie zu einer bestimmten Zeit raus oder rein geht.

Wenn Du zwei fertige Lautsprecher hast, stelle sie nebeneinander und schließe einen mal verpolt an, dann solltest Du den Effekt hören!

Hallo!

Zu erst einmal gibt es Frequenzen verschiedener Ordnungen. Je höher die Ordnung einer Frequenzweiche ist, desto höher auch dessen Flankensteilheit. Ich beginne mit einer Frequenzweiche 1. Ordnung: Dem Hochtöner ist ein Kondensator in Reihe geschaltet, da er tiefe Frequenzen (wie tiefe hängt von dessen Dimensionierung ab) abschwächt. So bekommt der Hochtöner sinnvoller Weise die für ihn gedachten hohen Frequenzen zur Wiedergabe übergeben. Dem Tieftöner ist eine Spule in Reihe geschaltet, da sie hohe Frequenzen (wie hohe hängt von deren Dimensionierung ab) abschwächt. So bekommt der Tieftöner sinnvoller Weise die für ihn gedachten tiefen Frequenzen zur Wiedergabe übergeben.

Das ist gut so.
Wenn ich daran irgendetwas verbessern würde, wäre es die Sprache.
Aber das ist wohl ein Punkt, den du gertrost vernachlässigen kannst.
Wenn du es ganz empirisch machen würdest, würde es die Köpfe deiner pubertierenden Mitschüler sprengen.
Wie oft habe ich mich über meine Physikbücher (Hin und wieder auch Lehrer) aufgeregt...
Da steht einfach nicht mehr drin, als in den Kopf einer bravolesenden Teeniegöre hineinpasst!
Entschuldigt diesen Ton, aber es ist so.
Ich freue mich jetzt schon auf meine Arbeiten in den höheren Klassen.
Aber bis zur 12 dauert es noch 4 Jahre!

viele Grüße!

Hi,
ich brauch mal eine Hilfe zu einem Thema, wo ich einfach nicht weiterkomme:

Die Betrachtung von Kondensator und Spule als frequenzabhängige Widerstände bei Wechselstrombetrieb

Bisher hab ich immer nur gelesen, dass diese Bauteile bei Wechselstrom die Phase von der Stromstärke gegenüber der Spannung verschieben.

Aber was hat das mit Widerstand zu tun?
Und wenn zufällig einer das Wissen und Lust hat:
Die Geschichte mit der Phase ist mir noch nicht ganz klar und was das eigentlich bedeutet und für Folgen hat, wenn Spannung und Strom eine unterschiedliche Phase haben. Wäre nett, wenn da jemand helfen könnte.

LG, Nico

In meinem Beitrag ging es um die akustische Phase.

Die Strom/Spannung Sache kenn ich nur aus den Lehrbüchern, das soll ein anderer erklären, nicht mein Ding...

moby_dick schrieb:

In meinem Beitrag ging es um die akustische Phase. Die Strom/Spannung Sache kenn ich nur aus den Lehrbüchern, das soll ein anderer erklären, nicht mein Ding...

Ist das selbe, vom Konzept her.

@Nicooo

Ausgehend von der Formel U=R*I kann man das Verhältnis von Strom und Spannung als Widerstand bezeichnen. Wenn nun das Verhältnis nicht konstant ist, weil Strom und Spannung sich periodisch ändern und zwischen U(t) und I(t) eine Phasenverschiebung besteht, kommt man mit dem einfachen Begriff "Widerstand" nicht mehr klar, dann spricht man von Impedanz.
Die Impedanz vereinigt sozusagen das Verhältnis der Spitzenwerte von Strom und Spannung mit der Phasenbeziehung zwischen den beiden Werten.

AHA

... Grundlagen der Elektrotechnik, in
einschlägiger Literatur ( s. #17 ) ausführlich
beschrieben ...

Gruss 5-0-H-z-S

ok.
das mit der frequenzweiche ist erklärt.
was ist denn mit den elektrodynamischen schallwandlern an sich? ich denke die sollten auch näher betrachtet werden.
auch das "ding" mit dem gehäuse sollte nicht ausgelassen werden.

über Lautsprecherphysik gibt es doch Literatur ohne Ende.
Im Grunde sind schon in den 1940er und 50er Jahren die wichtigsten physikalischen Grundlagen klar gewesen.
Bahnbrechende Arbeit hat da v.a. Paul Klipsch geleistet, dessen Lautsprecher nicht zuletzt deshalb bis in die 70er Jahre Legende waren und noch sind.
Über den neueren Kram kann ich nichts aussagen - aber ich hatte mal die Klipsch LaScala mit einer Frequenzweiche von einer kleinen feinen deutschen Elektronikschmiede.

Ob es da nun im www mehr zu finden gibt oder in Bibliotheken kann ich jetzt allerdings nicht sagen, aber emsige Sucharbeit wird da sicher zum Ziel führen

Hi,
ich denke ich hab das mit den frequenzabhängigen Widerständen jetzt verstanden, und zur Probe mal in eigenen Worte gefasst, wäre nett wenn jemand auf Unsauberkeiten und vor allem falsche Aspekte hinweisen könnte:
Kondensator
Ein Kondensator dient in der Frequenzweiche als frequenzabhängiger Widerstand. Diese Betrachtung funktioniert nur im Wechselstrom-Betrieb. Ein Kondensator dämpft tiefe Frequenzen stark, während er hohe mehr oder weniger ungedämpft passieren lässt. Wo die ungefähre Grenze liegt, hängt von dessen Kapazität ab.

Warum:
Ein Kondensator wird von der Stromquelle geladen. Um so kleiner die Frequenz, umso weiter kann der Kondensator geladen werden, da die Ladedauer damit höher ist. Die Spannung des Kondensators resultiert aus den auf seinen Platten befindlichen Ladungen. Umso weiter der Kondensator geladen ist, umso höher ist auch dessen Spannung, welche entgegengesetzt zu der Spannung der Stromquelle gerichtet ist. Je höher die Gegenspannung des Kondensators, desto höher also auch dessen Widerstand. Folglich gilt also: Desto geringer die Frequenz, desto höher der Widerstand des Kondensators. Oder umgekehrt: Desto höher die Frequenz, desto geringer der Widerstand des Kondensators. Wenn nun die Polung der Stromquelle wechselt (Wechselstrom) ist der Kondensator weitestgehend entladen. Der ganze Vorgang vollzieht sich von vorne.

Spule
Eine Spule dient ebenfalls als frequenzabhängiger Widerstand unter der Bedingung, dass ein Wechselstrom anliegt. Sie dämpft hingegen hohe Frequenzen und lässt hohe mehr oder weniger ungedämpft passieren. Die Trennfrequenz hängt von ihrer Induktivität ab.

Warum:
Eine Spule wird, sobald sie an einer Stromquelle angeschlossen ist, mit Ladung durchflossen. Durch den Strom, der die Spule durchläuft, bildet sich ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld induziert eine Spannung, die entgegengesetzt zur Spannung der Stromquelle ist. Eine Spule bildet diese Gegenspannung immer nur über kurze Zeit, die abhängig von ihrer Induktivität ist. Danach ist die Gegenspannung nicht mehr vorhanden. Nun folgt daraus, dass die Gegenspannung der Spule bei hohen Frequenzen eine höhere Wirkung hat, als bei tiefen, da dort die Gegenspannung im Verhältnis zur Stromflussdauer viel länger wirkt als bei tiefen Frequenzen, wo die Gegenspannung nur zu einem geringen prozentualen Anteil der Stromflussdauer vorhanden ist. Beim Wechsel der Pole vollzieht sich der ganze Vorgang erneut.

LG, Nico

Au, weia !

Gruss 5 0 H z S

5_0_H_z_S_ schrieb:

Au, weia ! Gruss 5 0 H z S

Wie darf ich das verstehen ^^
Ist meine Beschreibung nicht gut?

LG, Nico

Hey Nicoo,
im LK kommt doch der Schwingkreis dran, Resonanzfrequenz und all das.
das steht super in eurem Lehrbuch drinnen.
also, blätter da mal drinnen, oder renn mal in Eure Schulbibliothek.

Es gibt da auch prima Versuche zu, gerade zu Resonanzfrequenz.
Diese Aufbauten mit C/L Gliedern sind die "Grundlagen" dazu.
Aber ich finde, du bist auf einem guten Weg.
Wichtig ist nur, dass Du verstanden hast, warum ein Kondensator /Spule tut was sie tut - dann ist auch das mit dem Wechselstrom kein Problem.
Also, die Zusammenhänge zwischen Induktivität, spannung, Ladunge, etc stehen in Eurem Buch und dann einfach die Wechselspannung dazunehmen und erhöhen (Frequenz...)
und schwupps bist Du in einer Frequenzweiche.

Hallo, Nico !

T'schuldigung, es war ein Stossseufzer !

Ist's halt nicht so richtig getroffen !

Physik im Bereich der Elektrotechnik ist leider nicht in
wenigen, kurzen Sätzen zu erklären, macht nichts ...

Gruss 5 0 H z S

"Spule
Eine Spule dient ebenfalls als frequenzabhängiger Widerstand unter der Bedingung, dass ein Wechselstrom anliegt. Sie dämpft hingegen hohe Frequenzen und lässt hohe mehr oder weniger ungedämpft passieren. "

Nana, eher tiefe
hingegen heißt was?

Hi,
huch stimmt verschrieben ^^
Das hingegen ist in Bezug auf den Kondensator gemeint, der ja umgekehrt zur Spule arbeitet.
LG, Nico

Hallo...

zu Spulen:

http://www.lautsprechershop.de/hifi/index.htm?/hifi/aka_spul.htm

zu Kondensatoren:

http://www.lautsprechershop.de/hifi/index.htm?/hifi/aka_cond.htm


is nur oberflächlig behandelt, dürfte aber schon ausreichen.

(@mods, ich hoff es ist keine werbung, ansonsten löschen, is
kein problem)


gruss Robert

Danke!
Genau sowas hab ich gesucht!!!
Da wird das ausnahmsweise mal nicht für Physikstudenten erklärt.

Aber mal eine andere Frage:
Ist es richtig, dass der Verstärker den Wechselstrom in ständig unterschiedlicher Frequenz an den Lautpsrecher abgibgt, wobei die Frequenz eben den gewünschten Ton entspricht?

Ist die Stromstärke dieses Wechselstroms ausschlaggebend für die Lautstärke?

Wie sieht das mit der Spannung aus. Ist die generell konstant? oder ist diese auch variabel und beeinflusst irgendwas?

LG, Nico

Ja, so ungefähr ...

Betrachtet man den Lautsprecher idealisiert als
Widerstand, ist der durch ihn fliessende Strom
proportional zu der an ihm liegenden Spannung
( I=U/R ).
Mit höherer Spannung ( => höherer Strom ) wird's lauter.

Sprache/Musik ist ein Gemisch aus Schallschwingungen im Frequenzbereich von ca. ( 20 ... 20000 ) Hz.
1 Hz heisst 1 Schwingung pro Sekunde.

Gruss 5_0_H_z_S

Nicooo schrieb:

Danke! Genau sowas hab ich gesucht!!! Da wird das ausnahmsweise mal nicht für Physikstudenten erklärt. Aber mal eine andere Frage: Ist es richtig, dass der Verstärker den Wechselstrom in ständig unterschiedlicher Frequenz an den Lautpsrecher abgibgt, wobei die Frequenz eben den gewünschten Ton entspricht? ja Ist die Stromstärke dieses Wechselstroms ausschlaggebend für die Lautstärke? ja Wie sieht das mit der Spannung aus. Ist die generell konstant? oder ist diese auch variabel und beeinflusst irgendwas? nein, laute Töne werden mit höherer Spannung "produziert", gleichzeitig steigt auch die Stromstärke, wieder abhängig von Weiche und LS-Chassis. LG, Nico

Vieleicht ist das hilfreich?
http://www.hifi-selbstbau.de/text.php?id=45&s=read

Ahhhh,
Danke Leute und wieder ein Lichtblick in der Dunkelheit meines Gehirns! ^^
Kann ich also folgern:
Wenn ich am Lautstärkeregeler drehe, verändere ich wie auch immer die Spannung des Wechselstroms an den Lautsprecherausgangs. Dass sich dabei die Stromstärke ändert ist genauso physikalisch gezwungen, wie notwendig für die Verändernung der Lautstärke, da von der Stromstärke wieder die Stärke des Magnetfeldes abhängt und damit auch den Hub der Membran reguliert.

Ist das so richtig?

LG, Nico

Genau !

Gruss 5_0_H_z_S

Sehr schön!
Dann wäre auch das geklärt.
Im Moment bringt mich aber noch die Phasenverschiebung zu explodieren.

Aufgrund der Komplexität des Themas will ich es in meiner Arbeit nicht breit treten.

Es wäre nett, wenn mir jemand die wesentlichen Elemente in Bezug auf dieses Thema klar machen könnte, allerdings nur bezogen auf Lautsprecher.

Ich weiss bis jetzt nur so viel. Ein Kondensator verschiebt die Phase der Stromstärke gegenüber der der Spannung nach hinten, und eine Spule macht genau das Gegenteil. Was ich nicht weiss ist, in wie fern das interessant ist und warum das so ist.

LG, Nico

Zur Phasenverschiebung:

Im ( idealen ) Kondensator eilt der Strom der Spannung um 90° vor, in der ( idealen ) Spule um 90° nach.

Sieht man am besten, wenn mas sich die "Sinusse" mal aufmalt.

Bei einer 1000 Hz-Frequenz heisst das im Fall der Spule
beispielsweise, dass das Strommaximum jeweils um 1ms/4 = 250 Mikrosekunden NACH dem Spannungsmaximum eintritt
( eine komplette Schwingung, 360°=2*Pi, dauert hier 1/1000 Sekunde ).

Dass das in der Praxis relevant ist, kann man leicht mit einer Stereo-Anlage ausprobieren:
Man betreibe einmal die Anlage so, wie sie vorliegt und einmal, nachdem man bei EINEM Lautsprecher die Anschlüsse vertauscht hat: Der Unterschied ist krass; hier handelt es sich konkret um eine Phasenverschiebung von 180°.

Ein anderes Beispiel, mathematisch ausgedrückt:
Addiere ich zwei Sinus-Signale mit gleicher Amplitude, jedoch 180° Phasenverschiebung, erhalte ich Null, also
Auslöschung.
( Geht z.B. auch mit Licht: Licht + Licht kann Dunkelheit sein, => Begriff "Interferenz". )

Gruss 5-0-H-z-S

Danke für die Antwort 50Hzs,
leider ist schon wieder eine neue Frage aufgekommen. In dem Programm BoxSim habe ich versucht einen Lautsprecher simulieren. Mir ging es nur darum den Frequenzgang aufzuzeichnen, diese ganzen spezifischen Sachen hab ich auf 1 gesetzt. Nun hab ich da dB bei jeder Frequenz für die beiden Töne (2-Wege-System), aber das Programm zeichnet mir immer noch einen schwarz markierten Graph ein, den er mit "Amplitude gesamt" bezeichnet. Was ist das?

Und auch noch interessieren würde mich die Bedeutung des Graphen "Impedanz Verstärker 1"

LG, Nico

Hallo Experten, Hallo Nicoo,

Ihr macht das alle super!

So wird auch aus meinem Halbwissen Dreiviertelwissen.

Weiter so!

Gruß aus der schönen Eifel,
Uwe