Terhardt, E. (1993). Zur Anwendung der elektro-mechanischen beziehungsweise -akustischen Analogien auf elektroakustische Wandler. In: Fortschritte der Akustik (DAGA'93), DPG, Bad Honnef, 494-497


Die Hauptdomäne der elektromechanischen und -akustischen Analogien liegt in der Repräsentation inhomogener Systeme durch analoge homogene Systeme, beispielsweise der Darstellung eines elektromechanischen Wandlers durch ein analoges elektrisches Netzwerk. (Elektromechanische Wandler sind inhomogen in dem Sinne, daß sie sowohl mindestens ein mechanisches Tor als auch mindestens ein elektrisches Tor aufweisen.) Eine Untersuchung ergibt, daß die eine der beiden dazu hauptsächlich benutzten Analogien, nämlich die sogenannte Kraft-Strom-Analogie, für diesen Zweck unbrauchbar ist, weil sie im allgemeinen zu Ergebnissen mit falschem Vorzeichen führen kann. Der Grund für diese Problematik liegt im wesentlichen darin, daß Potential- und Flußgrößen sich hinsichtlich der in ihrer formalen Beschreibung enthaltenen Information über die Übertragungsrichtung der Signale durch ein System verschieden verhalten. Diese Information ist nur in den Flußgrößen enthalten, nicht in den Potentialgrößen. Daher kann die Richtungsinformation verloren gehen, wenn per Analogie Potentialgrößen durch Flußgrößen ersetzt werden bzw. umgekehrt. Dies geschieht bei Verwendung der Kraft-Strom-Analogie. Der Vorzeichenfehler tritt bei Energiewandlern in Erscheinung, welche das magnetische Feld benutzen (elektrodynamischer und elektromagnetischer Wandler), weil in diesen eine physikalische Verknüpfung von Potential- und Flußgrößen stattfindet.


Application of electro-mechanic and electro-acoustic analogies, respectively, is mainly helpful for the representation of inhomogeneous systems by analogous homegenous systems, e.g., for representing an electro-mechanic transducer by an analogous electrical circuit. (Electro-mechanic transducers are inhomogenous in the sense that they have at least one mechanical gate and at least one electrical gate.) An analysis yields that one of the analogies that ordinarily are employed, namely, the so-called force-current analogy, is inappropriate for the purpose, as its application in general may yield results with the wrong sign. This problem essentially emerges from the fact the signals of the potential type (such as force and voltage) behave in a certain respect differently from the flow type (velocity, current), namely, with respect to the information about the direction of energy flow through a system. That information is included only in the notation of the flow-type signals, not in that of the potential-type signals. Therefore the information about direction of transmission gets lost when, by analogy, a flow-type signal is represented by a potential-type signal, and vice versa. This is what happens when the force-current analogy is employed. The error of sign occurs for those transducers in which conversion of energy is made through a magnetic field (electrodynamic and magnetic transducer), as this principle implies physical assignment of potential-type to flow-type signals.


main page