Componenti Passivi

Di Mario Bon, 2 gennaio 2017

 

Alla voce “Componente Passivo” di Wikipedia si legge:

In elettrotecnica un componente si definisce passivo quando restituisce al circuito meno energia di quanta ne riceve, l'energia mancante viene trasformata in energia termica, che scalda il componente.

Ovvero:

{\displaystyle \int _{0}^{T}P_{out}(t)\leq \int _{0}^{T}P_{in}(t)}

I più noti componenti passivi sono principalmente tre: l'induttore, il condensatore e il resistore.

 

Alla voce “Componente Elettronico” di Wikipedia” si legge:

I componenti elettronici si suddividono in "attivi", "passivi" o elettromeccanici. I componenti passivi non introducono energia nel circuito e non necessitano di un'alimentazione esterna, in aggiunta al segnale in ingresso.

 

A parte una certa ambiguità nelle definizioni (per esempio per definire un diodo come passivo o attivo) da Wikipedia si deduce che i componenti passivi sono sicuramente induttori, condensatori, resistori e trasformatori. Questi elementi non necessitano di alimentazione esterna. E i cavi? Dal momento che non sono alimentati e quindi non possono aggiungere potenza al segnale devono essere annoverato tra gli elementi passivi.

Quindi abbiamo almeno 5 elementi sicuramente passivi: resistore, induttore, condensatore, trasformatori e cavi (linee di trasmissione).

 

Passiamo ora alla elettroacustica.

 

Gli altoparlanti sono dispositivi passivi perché non sono alimentati. L’altoparlante è un dispositivo passivo e reversibile (microfono). Un risonatore di Helmholtz, un tubo, una fessura, un pannello forato…sono tutti dispositivi passivi. E una tromba? Strutturalmente una tromba è un tubo di sezione variabile e non è alimentata quindi è un dispositivo passivo. La tromba è un dispositivo passivo. Dato che la caratteristica dei dispositivi passivi è quella di non poter incrementare la potenza del segnale in ingresso, ne segue in un elemento passivo la potenza in uscita è uguale (caso ideale) o minore (caso reale) della potenza in ingresso.

Ne segue che la potenza acustica che esce dalla bocca di una tromba è minore o uguale alla potenza acustica che entra nella gola.  L’equivalente elettrico di una tromba non è un trasformatore ma un cavo di sezione variabile. Ne segue che il rendimento di una tromba è minore del 100%.

Domanda: come è possibile che un altoparlante caricato da una tromba presenti un rendimento maggiore dello stesso altoparlante senza tromba se la tromba non può aggiungere potenza al segnale?

E’ possibile solo in un modo: alterando il calcolo del rendimento.

 

Questo è quello che succede per un altoparlante che irradia nello spazio libero (sopra) e per un altoparlante caricato da un tubo o da un tubo a sezione variabile o tromba di lunghezza infinita (sotto).

Perché di lunghezza infinita? Perché altrimenti dovremmo tenere conto anche delle onde stazionarie.

Il rendimento e l’SPL in asse sono due cose diverse. Se si vuole ragionare in termini di impedenza di radiazione non basta limitarsi all’impedenza calcolata in asse del dispositivo.