Geheimnis der Lautsprecherenergie

Nehmen Sie im Folgenden an, dass jede hier behandelte Lautsprecheranordnung richtig impedanzangepasst an die Stromquelle ist, die sie antreibt. Dies ist wichtig, um die Leistung der verschiedenen von Ihnen erwähnten Lautsprecheranordnungen richtig vergleichen zu können.

Der Fehler in Ihrer Analyse ist, dass "zwei Lautsprecher doppelt so viel Energie verbrauchen wie ein einzelner Lautsprecher". Das ist nicht wahr. Wahr ist, dass zwei Lautsprecher in der Lage sind, die doppelte Leistung eines einzelnen Lautsprechers abzuleiten. Wenn die Impedanz des Zwei-Lautsprecher-Systems 8 Ohm und die des Ein-Lautsprecher-Systems 8 Ohm beträgt und Sie beide mit dem gleichen Verstärker betreiben, wird jeweils die gleiche elektrische Leistung abgeführt und beide Systeme strahlen gleich viel ab der Schallleistung. Das System mit zwei Lautsprechern wird dies jedoch mit einer geringeren Kegelverschiebungsamplitude erreichen, wie andere hier darauf hingewiesen haben.

Warum ein System mit zwei statt einem Lautsprecher betreiben? Denn wenn ein Lautsprecher für eine maximale Eingangsleistung von 50 Watt ausgelegt ist, können zwei Lautsprecher 100 Watt bewältigen – aber sie werden keine 100 Watt Leistung verbrauchen, wenn sie von einem 50-Watt-Verstärker angesteuert werden.

Wenn wir einen Verstärker mit einer Ausgangsleistung von 50 Watt haben und ihn an ein Lautsprechersystem mit zwei Lautsprechern anschließen, sieht jeder einzelne Lautsprecher eine 25-Watt-Quelle (NICHT 50 Watt!), Und ein einzelner Lautsprecher würde dies natürlich sehen volle 50 Watt Leistung.

Die „In-Phase“-Nähigkeit hängt von der Position des Empfängers ab. Während es Positionen gibt, an denen Sie die doppelte Amplitude erhalten würden, gibt es auch Positionen mit einer Amplitude von null.

Die Frage ist überhaupt nicht gut formuliert. Trotzdem denke ich, dass die Frage auf etwas anspielt, von dem ich überzeugt bin, dass es falsch ist, und dennoch eine häufige Annahme bei bestimmten Lautsprecherweichen ist. Insbesondere bei Linkwitz-Riley-Frequenzweichen liegt jeder Treiber bei -6 dB am Übergangspunkt (wo SPL und Schallleistung für beide identisch sind). Die Behauptung, die ich oft sehe, ist, dass sie sich zu 0 dB summieren, was angeblich passiert, weil sie in Phase sind. Das ist Unsinn. Jeder produziert Strom zu 25 % der Nennmenge; die Summe beträgt 50 % oder -3 dB. Bei jeder LR-Frequenzweiche sind die beiden Treiber kohärent, aber am Übergangspunkt tritt ein Abfall von -3 dB auf.

In einem populären Buch über Lautsprecherdesign, das seit seiner Erstveröffentlichung vor mehreren Jahrzehnten mehr als ein Dutzend Auflagen erlebt hat, behauptet der Autor, dass sich die Schallleistung um +6 dB erhöht, wenn man zwei Lautsprecher anstelle eines Lautsprechers einsetzt. Er ist so schlampig in seinen Behauptungen, dass er nicht einmal klarstellt, ob dies passiert, wenn sich die elektrische Leistung verdoppelt (sie sind parallel verdrahtet) oder was genau. Unabhängig davon ist es falsch. Er rechnet vermutlich mit +3 dB durch die Verdoppelung der elektrischen Leistung und denkt, dass weitere +3 dB von etwas anderem herrühren. Er ist verwirrt. Die Schallleistung wird sich nur vervierfachen, wenn zwei Treiber parallel verdrahtet werden, wenn sich die Leistung von jedem Treiber verdoppelt, was eine Erhöhung des jedem Treiber zugeführten Signalpegels um den Faktor 1,41 (die Quadratwurzel von 2) erfordert. Wenn die einem einzelnen Treiber zugeführte Spannung um diesen Faktor zunimmt, steigt die Leistung um das Quadrat dieses Faktors (weil der Strom ebenfalls um diesen Faktor zunimmt), dh die Leistung verdoppelt sich, und wenn Sie dasselbe für zwei Treiber tun, kombiniert Die Leistung erhöht sich um den Faktor 4 (+6dB). Der Autor dieses populären Buches hat eine Menge Missverständnisse geschaffen.

Es gibt eine größere funktionelle Belastung für eine Person, um eine Aufgabe zu erledigen, als wenn dieselbe Aufgabe von zwei Personen gemeinsam erledigt werden müsste.

Im Falle Ihres Problems können wir die gleiche Analogie wie oben verwenden.

Um die doppelte Amplitude zu erzeugen, wird allein ein einzelner Lautsprecher stärker belastet. Es werden mehr Komponenten extensiv genutzt, was zu mehr Reibung und Wärmeverlust führt, was zu mehr Stromverbrauch führt (in Ihrem Fall vervierfacht). Aber wenn Sie die gleiche Aufgabe auf zwei Lautsprecher aufteilen, werden weniger Komponenten jedes einzelnen Lautsprechers verwendet, und daher gibt es weniger Reibung, Wärmeverluste und daher wird weniger Strom verbraucht (in Ihrem Fall das Doppelte).

Ich denke, man kann es einfach so sagen...: Der Wirkungsgrad eines Lautsprechers steigt mit der Fläche seiner Membran. Mit zwei Lautsprechern haben Sie also die doppelte Leistung (+3 dB) UND die doppelte Effizienz (+3 dB).

...Oder dieses:

Bei 2 Lautsprechern strahlt jeder seine Energie nur halb so groß ab wie ein einzelner Lautsprecher. Die Intensität an einem zufälligen Punkt würde sich also verdoppeln.

Es ist lustig, dass du sagst, es sei ein Mysterium, natürlich ist es das nicht. Tatsächlich stimmt es perfekt mit der Physik überein, und Ihre drei Aussagen sind vollkommen richtig.

Ihre Verwirrung entsteht, weil Sie Amplitude und Intensität verwechseln. Intensität ist proportional zu$A^2$, die in jedem Wellenkapitel der Mechanik leicht zu sehen ist.

Intensität ist Leistung dividiert durch Fläche. Die Welle soll eine Kugelwelle sein, also wächst die Fläche so$4\pi r^2$. In Summe

$I= \frac{P}{4\pi r^2} \propto A^2$

Es ist also völlig richtig, dass Sie bei einer Verdoppelung der Amplitude die vierfache Leistung verbrauchen. Wenn Sie die dreifache Amplitude hätten, würden Sie den 9-fachen Verbrauch der normalen Amplitude erhalten.

Wenn Sie zwei Lautsprecher hinzufügen, summieren Sie nur ein identisches System. Die Energie ist eine umfangreiche Menge, also summieren sie sich einfach. Zwei Systeme = zweimal die Energie eines Systems (wenn sie gleich sind).

Schließlich, Ihr dritter Punkt, ja, der Ton ist eine Welle, also addieren sich Amplituden, wenn sie am selben Punkt zusammenfallen. Wenn zwei Maxima zusammenfallen, dann hast du die doppelte Amplitude (und damit die 4-fache Intensität)