Bitte helfen. DRINGEND!

netsurfer · Newbie Anmeldungsdatum: 14.01.2007 Beiträge: 8 Wohnort: Berlin

Ich benötige dringend die Antwort auf folgende Aufgabe:

An einem NF-Leistungsverstärker mit einer elektrischen Leistung von P=200W und einem Ausgangswiderstand Ra=8 Ohm wird eine Lautsprecherbox mit 3 in "Reihe" geschalteten Lautsprechern zu je Ze = 4 Ohm angeschlossen.

Frage 1: Wie verhält sich der Ausgangswiderstand Ra zu dem Gesamtbelastungswiderstand Z EGes?

Frage 2: Wie groß ist der zu erwartende Leistungsverlust?

Bitte, wer kennt die Lösung und kann mir den Lösungsweg nennen?

Gruß, Kai.

Ensiferum · Senior Member Anmeldungsdatum: 01.11.2005 Beiträge: 667

mal selber Überlegungen gemacht?
Wo hakts denn? Lösungswege postet hier keiner gerne.

netsurfer · Verfasst am: 14 Jan 2007 - 23:47:00 Titel:

Es hakt daran, dass ich unmengen Rechenwege auf Papier habe, aber keine Beispiele für 2 Ohm-Werte (unterschiedlich für Verstärker und Lautsprecher) und 1 Watt-Wert. Ich weiß also keine Formel.

Bitte, auch wenn man nicht gerne Lösungen postet, bitte diesmal. Ich bin müde und es hängt nir noch an der einen Aufgabe.

Vielen Dank dafür.

Gruß, Kai.

as_string · Verfasst am: 14 Jan 2007 - 23:57:44 Titel:

Hallo!

Hast Du schon mal den Gesamtwiderstand der 3 Lautsprecher berechnet? Wie ist dann der Gesamtwiderstand der 3 Lautsprecher inklusive des Innenwiderstandes des Verstärkers? Wie groß muss der Strom sein, wenn der Verstärker 200W leistet? Wie viel Spannung fällt bei diesem Strom dann am Innenwiderstand ab? Wie ist die (Verlust-)Leistung, die mit diesem Strom und dieser Spannung am Innenwiderstand verbraten wird?

Gruß
Marco

netsurfer · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 00:03:12 Titel:

Sorry, ich verstehe fast nur Bahnhof.

Der Gesamtwiderstand der Lautsprecher ist wohl 12 Ohm (3x4Ohm).
Der Ausgangswiderstand ist also kleiner.

Aber was nun? Ich könnte eine Formel gebrauchen...

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 00:10:33 Titel:

Hallo!

Also, das ist doch schon was! Cool

Gut, wir haben also insgesamt einen Widerstand von 20Ohm, wenn man noch den Innenwiderstand mit dazu nimmt. Die Leistung des Verstärkers ist P=U*I=200W. Die Spannung, die an den 20 Ohm abfällt, ist U=R*I. Das eingesetzt in die Leistungsformel: P=U*I=R*I².
Damit kannst Du also schon den Strom ausrechnen.
Die Leistung, die am Innenwiderstand verbraten wird, ist auch Pv=Ri*I², nur dass jetzt der Widerstand Ri=8 Ohm ist. Du kannst jetzt Dein I einsetzen:
Pv = Ri*I² = Ri*P/R = 8Ohm/20Ohm * 200W = 80W

Das sollte dann Deine Verlustleistung sein. Allerdings bin ich mir nicht so ganz sicher, ob das mit der gegebenen Leistung so gemeint ist. Vielleicht ist damit auch die Leistung gemeint, die wirklich bei den Lautsprechern ankommt. Dann wäre der Strom entsprechend höher und es wäre eine Verlustleistung von 8Ohm/12Ohm*200W = 133W. Ich denke aber eher, dass es wie in der ersten Rechnung gemeint ist...

Gruß
Marco

netsurfer · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 00:29:28 Titel:

Danke für die Mühe, aber jetzt verstehe ich noch mehr Bahnhof.
Um es mal kurz zu erklären, ich mache eine Ausbildung als Mediengestalter. Wir hatten nun 3 Tage Elektro, davor etwas anderes, morgen wieder ein anderes Fach. Nun soll ich die Aufgabe bis morgen lösen, und verstehe vor lauter R, U, I nur noch Bahnhof. Bitte schreibt mir doch einfach den Lösungsweg als Formel und eingesetzten Werten kurz auf. Dann bin ich glücklich, kann dem Dozenten etwas abliefern und mich auf das nächste Fach (Kamerakunde) morgen konzentrieren. Bitte..................

Ich versteh wirklich nichts von der Aufgabe, wird sich jetzt auch nicht mehr ändern. Bis wir in 1/2 Jahr mal wieder ´ne Woche Elektromik haben werde ich es schon in den Kopf bekommen haben. ;-)

Danke.

netsurfer · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 00:41:17 Titel:

...und was bedeutet:

Wie verhält sich der Ausgangswiderstand Ra zu dem Gesamtbelastungswiderstand Z EGes?

Die obere Antwort gilt doch nur zur Frage 2, oder??

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 01:31:05 Titel:

Hallo!

Das wären dann die 8 Ohm durch 20 Ohm, denke ich. Ich finde aber die Aufgabe so wie so nicht wirklich eindeutig formuliert.

Wenn Ihr nur so wenig dazu gelernt hattet, dann ist das wirklich "böse" so eine Aufgabe zu stellen. Kannst Du Dir in etwa vorstellen, wie der Aufbau eigentlich aussieht? Schau Dir vielleicht mal das hier an:

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

Gruß
Marco

isi1 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.08.2006 Beiträge: 6233 Wohnort: München

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 11:17:30 Titel:

Hallo isi1!

isi1 · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 11:26:16 Titel:

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 11:48:03 Titel:

Hallo isi1!

Ja, das kann sein... Klingt sinnvoller als das, was ich oben geschrieben habe... Jetzt verstehe ich auch Deine Rechnung erst. Idea

Gruß
Marco

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 12:46:59 Titel:

Hallo!

Weil ich so viel falsches Zeug erzählt habe, will ich versuchen, das noch etwas zu erklären...
Also erstmal eine kleine Zeichnung für den Aufbau:

Man geht jetzt normalerweise davon aus, dass die Spannungsquelle im Verstärker eine konstante Spannung liefert. Die nenne ich mal U.
Die Leistung, die der Lautsprecher abgibt, hängt dann vom äußeren Widerstand ab. Man meint mit der Leistung auch nur die Leistung, die nach außen abgegeben wird. Dabei fällt zwar auch Leistung am inneren Widerstand ab, aber die bringt ja keinem wirklich was.
Die Leistung ist dann P=U'·I, wobei U jetzt die Spannung sein soll, die außen am Verbraucher abfällt. Die ist geringer, als U von vorhin, weil schon ein Teil der Spannung am Innenwiderstand Ra abgefallen ist. Wir können die Spannung berechnen, indem wir erst den Strom berechnen:
I=U/R = U/(Ra+Rl)
Wobei Ra wieder der Innenwiderstand (Ausgangswiderstand) ist und Rl der "Lautsprecherwiderstand".
Die Spannung, die an den Lautsprechern abfällt ist dabei dann:
U'=Rl·I = Rl/(Ra+Rl) · U
Ist also um den Faktor Rl/(Ra+Rl) geringer, als die ursprüngliche Spannung U, eben genau um die Spannung, die am Innenwiderstand Ra abfällt.
Die Leistung an den Lautsprechern ist dann:
P = U'·I = Rl/(Ra+Rl) · U · U/(Ra+Rl) = Rl/(Ra+Rl)² · U²
Das bedeutet, dass die Leistung je nach äußerem Widerstand, hier also Rl, sich auch verändert. Der Innenwiderstand soll bei dieser idealisierten Vorstellung konstant bleiben.
Ich habe mal die Leistung P in Abhängigkeit vom äußeren Widerstand geplottet:

Du siehst dabei, dass die Leistung einen Maximum hat, wenn der Innenwiderstand (hier 8Ohm) und der Außenwiderstand gleich groß sind. Das ist also der Idealfall, bei dem ein Verstärker maximale Leistung abgeben kann.
Man gibt dann sinnvollerweise die Leistung eines Verstärkers wohl auch für diesen Punkt an. Bei allen anderen Widerstandswerten für Rl ist die Leistung geringer.

Bei Deiner Aufgabe ist das jetzt alles etwas "umgekehrt" angegeben. Da ist die Leistung vorgegeben und Du musst daraus erst die Spannung der inneren Spannungsquelle ausrechnen. Da die angegebene Leistung eben gerade die maximale sein muss, ist das genau die Leistung, die der Verstärker abgeben könnte, wenn der Innenwiderstand dem äußeren entspräche. Mit dieser Annahme kannst Du dann aus der angegebenen maximalen Leistung die innere Spannung zurück rechnen, wie das isi1 ja gemacht hat. Das sind die 80V. Wenn Du die hast, dann kannst Du ausrechnen, wie der Strom jetzt mit dem wahren Lastwiderstand von 12Ohm ist. Insgesamt hängen dann ja 20Ohm an der Spannungsquelle und Du bekommst dann eben den Strom I=U/R = 80V/20Ohm = 4A raus. Damit kannst Du dann wieder die Leistung ausrechnen.
Oder Du verwendest direkt die Formel von oben, sobald Du die Spannung U=80V raus hast, also P = Rl/(Ra+Rl)² · U²

Gruß
Marco

isi1 · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 12:51:45 Titel:

Respekt, Marco,
sehr schön gezeigt! (Lob)
und bei 12 Ohm sind tatsächlich etwa 4% Leistungsabfall.
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Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ

as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 13:32:23 Titel:

isi1 · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 13:39:12 Titel:

Du warst nicht in der Pflicht, trotzdem ist Deine ausführliche Darstellung für netsurfer bestimmt sehr hilfreich.

Hast Du damit Erfahrung: Ich glaube nicht, dass der Verstärker nur 50% Wirkungsgrad hat. Kann man durch geeignete Rück- oder Gegenkopplung nicht ein Verhalten erzeugen, dass bei jedem Außenwiderstand die volle Leistung abgegeben wird (in gewissen Grenzen natürlich)?
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as_string · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 16:21:18 Titel:

Hallo!

isi1 · Verfasst am: 15 Jan 2007 - 17:25:33 Titel:

Im Extremfall ist der Ausgangsverstärker nur ein Schaltregler, der ganz wenig Verlustleistung hat. Die Ausgangscharakteristik erreicht man dadurch, dass man Strom und Spannung des Lautsprechers geeignet rückführt. Recht viel mehr weiß ich auch nicht.
Aber natürlich: Will ich an einem 8 Ohm Lautsprecher 200 Watt Sinus haben, muss ich mindestens Ueff² = 200*8 --> Uss = 40 * 2 * 1,41 = 113Volt haben.
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Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ

ebs · Full Member Anmeldungsdatum: 03.11.2007 Beiträge: 215

Recht auffällig ist der hier angegebene eigenartige Wert des Verstärker-Innenwiderstands:

Man sieht hier einen Innenwiderstand (Ausgangswiderstand) von 8 Ohm.
Diesen weltfremden Verstärker gibt es jedoch nicht zu kaufen.
Alle Lautsprecher-Leistungsverstärker haben einen Innenwiderstand der kleiner als 0,5 Ohm ist.

Zur Information ist folgender Artikel lesenswert:
Über das richtige Anpassen von Lautsprechern
Auch hier sollte man mal reinschauen:
Typische Märchen über den Lautsprecheranschluss

Viele Grüße ebs

Maltodextrino · Verfasst am: 06 Aug 2008 - 14:38:50 Titel:

Hey, wenn ich einen Thread mit dem Titel: "Entwicklungshilfe" eröffnen will dann wird das abgelehnt. Weil Wörter wie HILFE!!! im Titel verboten sind...
Und das hier wird angenommen.
Da stimmt doch was im System nicht. Razz

Naja, das nur am Rande. Viel Spaß noch beim diskutieren.

ebs · Full Member Anmeldungsdatum: 03.11.2007 Beiträge: 215