Alt 30.12.2018, 18:23   #1
MJ77
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Feldwellenwiderstand

Es wird ja oft über Wiederstände an Lötstellen und Geräten ect. gefachsimpelt. "Mär vom Signalweg" ect.. Im besonderen, war erst letztens wieder ein Thread, in dem es um Kabelschuhe oder Lötstellen und deren Übergangswiderstände ging. Diesbezügl. und mir auch schon bekannt, ist es in der Elektrodynamik unüblich, einen einfachen Wiederstand als Übertragungsgröße heranzuziehen. Es macht also keinen Sinn einen Wiederstand 2er Leiter oder Schaltungen zu messen und daraus Akustisch bzw. elektrodynamische Schlüsse zu ziehen. Man kann hierzu auch Wellenwiderstand oder Gleichstromkreise vergleichen. Da Visaton ja nach eigenen Angabe mit der RwTH Aachen zusammenarbeitet, oder zusammengearbeitet hat, hat die Universität Bayreuth z.B. an Leitwerten in Elektronik und Material im Bereich angewandter Werkstoffphysik geforscht. Feldwiderstand: Wikipedia: "Feldwellenwiderstand[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] https://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand
In der Elektrodynamik ist Feldwellenwiderstand – englisch wave impedance – das Verhältnis zwischen elektrischem und magnetischem Feldanteil einer sich transversal ausbreitenden elektromagnetischen Welle in einem homogenen, isotropen Medium. Der Feldwellenwiderstand wird aus der Quadratwurzel des Quotienten gebildet, der sich aus der im Allgemeinen komplexen Permeabilität ?, der im Allgemeinen komplexen Permittivität ? und der elektrischen Leitfähigkeit ? zusammensetzt. Er ist allgemein eine komplexe Größe. Für das Material, durch das sich die Welle bewegt, erhält man den Feldwellenwiderstand aus:
Z w = j ? ? ? + j ? ? {\displaystyle Z_{\mathrm {w} }={\sqrt {\frac {j\omega \mu }{\sigma +j\omega \varepsilon }}}}

Darin bezeichnet ? die Kreisfrequenz. Sofern die Welle sich in elektrisch nicht leitendem Material ausbreitet, d. h. für ? = 0, entfällt die Frequenzabhängigkeit und es gilt:
Z w = ? ? = ? 0 ? r ? 0 ? r {\displaystyle Z_{\mathrm {w} }={\sqrt {\frac {\mu }{\varepsilon }}}={\sqrt {\frac {\mu _{0}\mu _{\mathrm {r} }}{\varepsilon _{0}\varepsilon _{\mathrm {r} }}}}}

Im Vakuum, also für
? r = 1 {\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {r} }=1}
,
? r = 1 {\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }=1}
sowie
? = 0 {\displaystyle \sigma =0}
, ergibt sich der Feldwellenwiderstand allein aus Naturkonstanten. Der Freiraumwellenwiderstand, also der Feldwellenwiderstand für eine elektromagnetische Welle im Vakuum, ist somit ebenfalls eine Naturkonstante. Sein Wert ist reell und beträgt exakt:
Z 0 = ? ? 119,916 9832 ? {\displaystyle Z_{0}=\pi \cdot \ 119{,}9169832~\Omega }

Für Luft (?r ? 1,00059) unterscheidet sich der Wellenwiderstand nur wenig von diesem Wert. Er beträgt ungefähr
Z 0 ? 376 , 62 ? {\displaystyle Z_{0}\approx 376{,}62~\Omega }
.
Der Feldwellenwiderstand darf nicht mit dem aus der Leitungstheorie bekannten Leitungswellenwiderstand verwechselt werden.
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Alt 30.12.2018, 19:28   #2
ubix
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Immer wieder schön, wenn man sich über was unterhält.

Und was für einen Einfluß hat der Feldwellenwiderstand auf die Musikwidergabe?
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Mit Freundlichem Gruß,

Ubix
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Alt 30.12.2018, 19:43   #3
UweG
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Einen enormen. Der Feldwellenwiderstand von Luft ist so gigantisch hoch, dass in der Praxis aus den Lautsprechern quasi nichts mehr rauskommt, wenn man die Kabel nicht anschließt. Oder übersehe ich da was?
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Alt 30.12.2018, 19:47   #4
MJ77
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Zitat:
Zitat von ubix Beitrag anzeigen
Immer wieder schön, wenn man sich über was unterhält.
Finde ich auch.. Na, ganz einfach, das sich an meinem Beispiel Kabelschuh und Lötstelle ein gleich gemessener ohmscher Widerstand eben nicht gleichbedeutend ist mit der Durchlässigkeit unterschiedlicher Frequenzen. z.B. ..Der Wellenwiderstand und der Feldwellenwiderstand wirken eben an gleicher Stelle. Was dazu führt das eben für unterschiedliche Frequenzen eine unterschiedliche Durchlässigkeit resultiert.
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Alt 30.12.2018, 20:22   #5
MJ77
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Ah, ja, und das beeinflusst dann den Klang. Hinzu kommt, das Frequenzen nicht nur in ihrer Signalstärke beeinflußt werden können, sondern auch in ihrer Laufzeit, was sich auch auf den Klang auswirkt.
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Alt 30.12.2018, 21:56   #6
Fosti
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Zitat:
Zitat von UweG Beitrag anzeigen
Einen enormen. Der Feldwellenwiderstand von Luft ist so gigantisch hoch, dass in der Praxis aus den Lautsprechern quasi nichts mehr rauskommt, wenn man die Kabel nicht anschließt. Oder übersehe ich da was?
treffende Antwort!

@MJ77: Ein "Feldwellenwiderstand" setzt Wellenausbreitung in unserem elektrischen Audiosignalkreis (Verstärker, Zuleitung, Frequenzweiche und Lautsprecher) voraus. Davon sind wir aber mit einer oberen Frequenz von 20kHz noch weit entfernt. Wir haben es mit "sauberem" Wechselstrom zu tun. Nicht umsonst spricht der Hochfrequenztechniker bei Audio von "technischem" Gleichstrom.
Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Aus Lichtgeschwindigkeit = Wellenlänge x Frequenz folgt für 20kHz:

Wellenlänge = 3*10^8 m/s / 20*10^3 Hz = 15000 m = 15 km

Das gilt streng genommen erst einmal im Vakuum. In einem elektrischen Leiter ändert sich das aber nicht dramatisch.

Im PC wo mittlerer Weile mit GHz getaktet wird ist das was anderes. Da liegen wir im unteren 2-stelligen cm Bereich.......
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Alt 30.12.2018, 22:17   #7
UweG
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Wenn man Klangverfälschungen durch schlechte Kontaktstellen betrachten will, muss man sich mit Tunneleffekten durch Oxidschichten u.ä. beschäftigen. Da ist der Durchgangswiderstand aber nicht frequenzabhängig, sondern vom Strom bzw. der an der Trennstelle abfallenden Spannung abhängig. Allerdings ist da der Grat zwischen keinem Kontakt, schlechtem Kontakt und gutem Kontakt ziemlich schmal.
Oxidiertes feindrähtiges Lautsprecherkabel in Kombination mit schlechter Klemmstelle wäre so ein Kandidat.
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Alt 30.12.2018, 22:52   #8
MJ77
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Erstmal Danke Fosti für deine farblich hinterlegte Erklärung der Lichtgeschwindigkeit. äähhm annähernd.. Top!! Warum aber eine Wechselspannung unter 20khz kein Feld hat, habe ich nicht verstanden. Das Problem im Hifi Bereich ist die Vielzahl der unterschiedlichen und gleichzeitigen Signale. Im Computerbereich haben die Signale immer die gleiche Frequenz. Ein dominant, rezessives Symmetriesignal. Leitungen, Abschlußwiderstände und Transmitter sind auf einander abgestimmt. Wie ich schon so oft gesagt habe, schwiert dort trotzdem reichlich Müll rum, den man im Hifibereich sicher nicht hören möchte, oder anders gesagt den andere evtl hören und für gut befinden. Transmissionen, Reflexionen und Induktionen, sind unter anderem Störquellen in unseren Signalleitungen und eine schlechte Verbindung (z.B. Ein Kabelschuh) fördert eben genau dies. m.E. Grüße
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Alt 30.12.2018, 23:13   #9
Fosti
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Zitat:
Zitat von MJ77 Beitrag anzeigen
Erstmal ....Warum aber eine Wechselspannung unter 20khz kein Feld hat, habe ich nicht verstanden. ...
Doch, hat es. Natürlich gibt es auch hier den Poynting-Vektor https://de.wikipedia.org/wiki/Poynting-Vektor , denn den gibt es nicht nur bei Wellenausbreitung. Außerdem gibt es ja auch elektrostatische und magnetostatische Felder. Da ändert sich nix. Das Ganze adressiert aber wenig Übergangswiderstände oder einen Wellenwiderstand, wo es keine Wellenausbreitung gibt.

BTW erklärt der Poyntig-Vektor, dass die Energie außerhalb des Kabels, nämlich in den Feldern transportiert wird. Das Kabel selbst steht quasi nur für Verluste.
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Alt 30.12.2018, 23:30   #10
MJ77
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Zitat:
Zitat von Fosti Beitrag anzeigen
BTW erklärt der Poyntig-Vektor, dass die Energie außerhalb des Kabels, nämlich in den Feldern transportiert wird. Das Kabel selbst steht quasi nur für Verluste.
Damit ist meine Aussage zu der Widerstandsmessung ja richtig, nämlich das eine Widerstandsmessung erstmal wenig bis garnicht aussagekräftig ist.
Verändert sich die Fläche, beispielsweise bei einem Kabelschuh, verändert sich die Induktion und das Magnetfeld und somit die Übertragung. Oder?
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Alt 30.12.2018, 23:37   #11
Fosti
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Ja, aber da muss der Übergangswiderstand schon krank sein, so wie UweG das auch schon erklärt hat, bevor das bis auf eine Verringerung des Wirkungsgrades "klangschädlich" wird, wie Du eingangs gesagt hast. Und mit dem Wellenwiderstand hat das in unserer Anwendung überhaupt nichts zu tun.
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Alt 30.12.2018, 23:52   #12
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Gut, dann mag das immer krank sein. Tatsache ist, das die weit verbreiteten ohmschen Argumente ebenso krank sind. Und das der Signalweg anders herum betrachtet nicht gut genug sein kann. Ebenso ist die Störanfälligkeit und Wechselwirkung der zu Übertragenen Frequenzen nicht damit getan, das man sagt, Hifi ist Gleichstrom.
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Alt 31.12.2018, 00:00   #13
Fosti
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Ja, für mich ist nun Schluss, es bleibt i.A. beim verminderten Wirkungsgrad. Du kannst glauben, was Du möchtest. Bei dem Eingangspost erklärt mir das einiges
Schönen Jahreswechsel!
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Alt 31.12.2018, 00:02   #14
MJ77
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Dir auch..!!!
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Alt 31.12.2018, 17:39   #15
ubix
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Zitat von UweG Beitrag anzeigen
Einen enormen. Der Feldwellenwiderstand von Luft ist so gigantisch hoch, dass in der Praxis aus den Lautsprechern quasi nichts mehr rauskommt, wenn man die Kabel nicht anschließt. Oder übersehe ich da was?
Ja, es gibt mittlerweise Lautsprecher, die über Bluetooth laufen, die brauchen keine Kabel mehr.

https://www.canton.de/de/hifi/vento-serie/smart-vento-9

Ob´s da auch Probleme mit dem Feldwellenwiderstand gibt?
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Mit Freundlichem Gruß,

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