8 marzo 2018

MB

 

 

Rendimento (in generale)

 

Efficienza e rendimento sono sinonimi. C'è ancora chi confonde l'efficienza con la sensibilità.

 

Il generale l’Efficienza o Rendimento, di un qualsiasi processo (o dispositivo) che produce lavoro, è il rapporto tra la potenza attiva prodotta e la potenza attiva consumata per ottenerla. Nel rispetto del Secondo Principio della Termodinamica il rendimento è sempre minore di uno. Spesso il rendimento è espresso in parti per cento (%). Le “macchine elettriche” con il rendimento più alto sono i trasformatori elettrici (rendimento anche superiore 0.99 o 99%).

 

                          Potenza_attiva_Ottenuta

Rendimento = Efficienza =--------------------------

                          Potenza_attiva_Consumata

 

La potenza attiva è la parte reale della potenza (che in generale è una grandezza complessa).

 

Si noti che Re[Z]=Re[Z*]  dove l’asterisco indica il complesso coniugato.

Dato che (v*p)=(vp*)* ne segue che Re[v*p]=Re[(vp*)*]=Re[vp*]

In sostanza ai fini del calcolo del rendimento:

Re[<v|p>] = Re[<p|v>]

 

Per non fare confusione con rendimenti calcolati in modo diverso conviene riferirsi al rendimento come rendimento “termodinamico” intendendo il rendimento come viene calcolato in termodinamica (rapporto di potenze attive).

 

Se esistesse una macchina con rendimento del 100% si realizzerebbe il “moto perpetuo” cosa che, fisicamente, contrasta con il Secondo Principio della Termodinamica (ed è impossibile). Se il rendimento potesse essere maggiore del 100% si creerebbe energia dal nulla e si risolverebbero tutti i problemi energetici del pianeta.

 

 

Vedere PARAMETRI_DI_SMALL -> Efficienza dell’altoparlante

Vedere FISICA -> Potenza, Lavoro, Energia

 

 

Per le trombe, in letteratura, non viene usata la definizione “termodinamica”. Si veda Efficienza di Radiazione ed Efficienza Elettroacustica. Sempre per le trombe non viene considerata la effettiva potenza elettrica impiegata ma la metà di questa (Beranek a altri). Di conseguenza il rendimento di una tromba risulta sovrastimato (almeno moltiplicato per due).

 

 

Nota:

In Fisica Classica (con dispositivi macroscopici) le considerazioni energetiche e le implicazioni dei Principi della Termodinamica hanno la precedenza su qualsiasi altra considerazione.

In sostanza i sistemi realizzabili devono rispettare l’omogeneità e la anisotropia del tempo e la isotropia ed omogeneità dello spazio.

 

Teorema del Rendimento

 

Il rendimento di più trasformazioni in cascata è pari al prodotto del rendimento di ciascina trasformazione.

Nell’altoparlante si svolgono due trasformazioni:

-          da potenza elettrica a potenza meccanica (rendimento = hmec)

-          da potenza meccanica a potenza acustica (rendimento = hacu)

 

ne segue che:

 

htotale = hmec hacu

 

Questo modo di esprimere il rendimento è comodo per esempio in questa situazione: quando l’altoparlante funziona dissipa calore nella bobina mobile. L’aumento della temperatura che ne consegue riduce il rendimento meccanico ma interessa marginalmente rendimento acustico.

 

L’altra considerazione che si può fare riguarda il massimo rendimento teorico dei dispositivi. Stabilito il massimo rendimento teorico acustico, dato che il rendimento meccanico non può che essere minore del 100%, il rendimento effettivo sarà una frazione del rendimento teorico.

 

Adattamento di impedenza ed efficienza.

 

Consideriamo un amplificatore a valvole da 10Watt con impedenza di uscita di 100  ohm.  L'altparlante da pilotare ha impedenza di 8 ohm.  Se connettiamo un altiparlante da 8 ohm all'uscita di un amplificatore con impedenza di uscita di 100 Ohm  all'amplificatore arriverà solo una minima parte della potenza disponibile.

Un  noto teorema stabilisce che il massimo trasferimento di potenza si ottiene quando l'impedenza del carico è pari all'impedenza interna dell'amplificatore. Quindi per collegare un altoparlante da 8 ohm al nostro amplificatore dovremo interporre un trasformatore che adatti l'impedenza interna dell'ampli al carico. Quando il carico è adattato metà della potenza disposnibile si riversa sul carico.  

In questo modo non si è aumentata la potenza dell'amplificatore ma si è adattato il carico. Apparentemente si è ottenuto un incremento del rendimento. In realtà ci si è messi nelle condizioni di sfruttare la potenza disposnibile che era di 10 Watt senza il trasformatore e resta di 10 Watt anche con il trasformatore.