Physik : Prinzip des Gitarrentonabnehmers

[Hyrael]

Hallo,

ich bin mir jetzt nicht sicher, ob das das richtige Unterforum ist ... ich glaub´s nicht Ansonsten bitte, Mod verschieben, danke.

Ich habe als Thema in Physik zugeordnet bekommen, das Prinzip der Umwandlung einer elektromagnetischen Welle ( ? ) in eine akustische Welle und umgekehrt zu erklären. Sprich, wie die Schwingungen der Saiten verstärkt werden und somit zu akustischen Wellen werden und umgekehrt. Ich habe dazu nichts brauchbares gefunden, bin also auf eure Hilfe angewiesen und wäre dankbar, wenn ihr mir ein paar Anhaltspunkte geben könntet.
Ich muss das ganze, klarerweise doch ziemlich detailreich ( 10. Klasse ) aus physikalischer Sicht erklären.

lg

 

[Xytras]

hier schon versucht?
http://lmgtfy.com/?q=physik+tonabnehmer+gitarre

 

[El Peregrino]

Such mal in den Beiträgen von DerOnkel, der ist der Guru für solche Fragen!

 

[PVaults]

Hallo,

ich bin mir jetzt nicht sicher, ob das das richtige Unterforum ist ... ich glaub´s nicht Ansonsten bitte, Mod verschieben, danke.

Ich habe als Thema in Physik zugeordnet bekommen, das Prinzip der Umwandlung einer elektromagnetischen Welle ( ? ) in eine akustische Welle und umgekehrt zu erklären. Sprich, wie die Schwingungen der Saiten verstärkt werden und somit zu akustischen Wellen werden und umgekehrt. Ich habe dazu nichts brauchbares gefunden, bin also auf eure Hilfe angewiesen und wäre dankbar, wenn ihr mir ein paar Anhaltspunkte geben könntet.
Ich muss das ganze, klarerweise doch ziemlich detailreich ( 10. Klasse ) aus physikalischer Sicht erklären.

lg

Schau mal unter "Induktion" nach. Was die Klangerzeugung bei der E-Gitarre angeht, wird die Saite durch ein Plektron bzw. Finger ö.ä. angeregt, sicher aber nicht durch den Tonabnehmer.
Auch ist es nicht so, daß die Schwingungen der Saiten verstärkt werden und somit zu akustischen Wellen werden...

Eine Saite einer E-Gitarre schwingt, und weil die Saite aus einem Metall besteht, erzeugt sie in einer Spule ein Magnetfeld, das nennt sich Induktion.

Ein Tonabnehmer hat so eine Spule drin, deshalb nimmt er insofern nur den "Ton" ab, wie der Name ja schon vermuten läßt, und wandelt sie in elektrische Signale um. Verstärkt werden diese dann durch einen Verstärker, neudeutsch auch "Amp(lifier)" genannt. Der Verstärker (lassen wir das mal weg mit dem Vorverstärker und der Endstufe...) wiederum treibt den Lautsprecher an. Der hat eine Membran, und durch die Bewegung derselben treibt sie die Luft an, womit wir wieder ganz normale akustische Schallwellen haben, die das Ohr erreichen...

Ich glaube, es ist Zeit, erst einmal in einen Gitarrenladen zu gehen und dir das Instrument und das nötige Zubehör genau anzuschauen, sonst wird das nix mit der Arbeit...

Es gibt noch andere Arten an Tonabnehmern, die arbeiten jedoch nach einem anderen Prinzip (z.B. ein Piezzo) und eignen sich auch für Gitarren, die mit Nylonsaiten bestückt sind - Nylon ist ja nicht metallisch und kann daher nicht induzierend wirken...

 

[LennyNero]

Eine Saite einer E-Gitarre schwingt, und weil die Saite aus einem Metall besteht, erzeugt sie in einer Spule ein Magnetfeld, das nennt sich Induktion.

Nicht ganz: beim Tonabnehmer ist ein Dauermagnet vorhanden, der dieses Magentfeld erzeugt. Die schwingende(n) Saite(n) verändert/n das Magnetfeld, die Spule nimmt diese Veränderung im Magnetfeld "wahr" und kann diese dann als Elektrische Spannung wiedergeben.

 

[Fahnder99]

Witzig, auch Wickie scheint das nicht so ganz genau zu wissen, nur, daß es was mit Induktion zu tun hat.
Edit: Ach ne doch, bei 'Elektromagnetischer Wandler' versteckt.

Früher hab ich mal geglaubt, durch die Saiten fließt Strom, so daß der mutige Metaller immer unter Lebensgefahr künstlert. Und zwar je mehr Power, desto gefählicher. Passender Weise gab es auch Donald Duck Strips, wo irgend ein Gitarrist (vermutlich Donald) unter Strom gesetzt wurde

Meiner extrem wichtigen Meinung nach schwingt ein magnetisches Metall (die Saite) in einem Magnetfeld (die Magnetstifte im Pickup), wodurch sich seine Form und letztlich auch seine Stärke ändert, z.B. 440 mal in der Sekunde beim Kammerton A. Dies bewegt die Elektronen im Wickeldraht der Spule um die Stifte, was man Induktion nennt. Durch die vielen Wicklungen addiert sich die Spannung zu insgesamt ziemlich wenig keine Ahnung, sagen wir mal 10mV (=1/100 Volt) Wechselspannung. Sehr teure und schick lackierte elektronische Geräte verstärken diese Spannung auf ach nehmen wir mal 3,5 Volt und bewegen damit dann ein Stück Pappe nach dem genau umgekehrten Prinzip wie oben, nur ganz anders. Die (wahlweise 15'' Durchmesser-) Pappe schiebt dann ein bißchen Luft hin und her, zufällig ebenso 440 Mal pro Sekunde, das wärs dann schon.

Nun ist wohl keine Frage mehr offen, schreib ne 1 !!!

 

[Hyrael]

Witzig, auch Wickie scheint das nicht so ganz genau zu wissen, nur, daß es was mit Induktion zu tun hat.
Edit: Ach ne doch, bei 'Elektromagnetischer Wandler' versteckt.

Früher hab ich mal geglaubt, durch die Saiten fließt Strom, so daß der mutige Metaller immer unter Lebensgefahr künstlert. Und zwar je mehr Power, desto gefählicher. Passender Weise gab es auch Donald Duck Strips, wo irgend ein Gitarrist (vermutlich Donald) unter Strom gesetzt wurde

Meiner extrem wichtigen Meinung nach schwingt ein magnetisches Metall (die Saite) in einem Magnetfeld (die Magnetstifte im Pickup), wodurch sich seine Form und letztlich auch seine Stärke ändert, z.B. 440 mal in der Sekunde beim Kammerton A. Dies bewegt die Elektronen im Wickeldraht der Spule um die Stifte, was man Induktion nennt. Durch die vielen Wicklungen addiert sich die Spannung zu insgesamt ziemlich wenig keine Ahnung, sagen wir mal 10mV (=1/100 Volt) Wechselspannung. Sehr teure und schick lackierte elektronische Geräte verstärken diese Spannung auf ach nehmen wir mal 3,5 Volt und bewegen damit dann ein Stück Pappe nach dem genau umgekehrten Prinzip wie oben, nur ganz anders. Die (wahlweise 15'' Durchmesser-) Pappe schiebt dann ein bißchen Luft hin und her, zufällig ebenso 440 Mal pro Sekunde, das wärs dann schon.

Nun ist wohl keine Frage mehr offen, schreib ne 1 !!!

Super, danke
Es geht nicht um eine schriftliche Arbeit, es geht um ein Referat. Der Physiklehrer wusste zum Glück, dass ich Gitarre spiele und ich soll nun erklären, wie diese Umwandlung funktioniert. Dabei darf ich auf den Pickup zurückgreifen.
Ich werd mir das mal alles durchlesen, danke soweit.

lg

 

[Fahnder99]

Super, danke

Gern. Wenn du ne 1 mit Glitzersternchen willst, legst du noch ne Folie auf und erklärst noch nebenbei den Frequenzgang des Pickup:
http://www.gitarrenelektronik.de/index.php?option=com_content&task=view&id=7&Itemid=36

Ja ne, war nicht ernst gemeint. Das ist mehr für den Physik Leistungskurs. Aber für Gitarristen interessant zu verstehen. Hab ich selber erst diese Woche gelesen.

 

[Spidermett]

Gern. Wenn du ne 1 mit Glitzersternchen willst, legst du noch ne Folie auf und erklärst noch nebenbei den Frequenzgang des Pickup:
http://www.gitarrenelektronik.de/index.php?option=com_content&task=view&id=7&Itemid=36

Ja ne, war nicht ernst gemeint. Das ist mehr für den Physik Leistungskurs. Aber für Gitarristen interessant zu verstehen. Hab ich selber erst diese Woche gelesen.

Im Physik LK haben wir sowas auch nicht gemacht, erst jetzt im Studium in Experimentalphysik II

 

[Hyrael]

Also wie die Tonabnehmer funktionieren, ist mir nun klar.
Habe mir nun Elektromagnetischen, Piezo und Midi angesehen und verstehe es.
Jetzt gehts mir nur noch drum, wie dieses elektrische Signal nun verstärkt wird bzw. wie das in akustischen Wellen ausgegeben wird.

lg

 

[maybe.someday]

Also wie die Tonabnehmer funktionieren, ist mir nun klar.
Habe mir nun Elektromagnetischen, Piezo und Midi angesehen und verstehe es.
Jetzt gehts mir nur noch drum, wie dieses elektrische Signal nun verstärkt wird bzw. wie das in akustischen Wellen ausgegeben wird.

lg

Dann solltest du dich mal mit der Funktionsweise von Lautsprechern (und evtl. Verstärkern) auseinandersetzen. Dürfte aber auch nicht allzu schwierig sein.

Kommt bestimmt dazu noch gut, wenn du ein bisschen über Energieumwandlung erzählst.

 

[yzrmn]

Also wie die Tonabnehmer funktionieren, ist mir nun klar.
Habe mir nun Elektromagnetischen, Piezo und Midi angesehen und verstehe es.
Jetzt gehts mir nur noch drum, wie dieses elektrische Signal nun verstärkt wird bzw. wie das in akustischen Wellen ausgegeben wird.

Also im Prinzip wird der Strom der elektrischen Signale, die von der Gitarre ausgehen, verstärkt (durch Transistoren oder Röhren), sodass er genug Leistung ("Power") hat um den Lautsprecher in Schwingungen zu versetzen (die Amplituden des Wechselstromes sind höher). Eventuell wird er soweit verstärkt, dass Verzerungen auftreten. Durch die Schwingungen des Lautsprechers wird die Luft dann bewegt und es entstehen Schallwellen/Longitudinalwellen die wir dann wahrnehmen können...

Eigentlich ist das alles um einiges komplexer und es gibt verschiedene Methoden/Funktionsweisen, aber allgemein sollte man das so sagen können, oder?

 

[Fahnder99]

Eigentlich ist das alles um einiges komplexer und es gibt verschiedene Methoden/Funktionsweisen, aber allgemein sollte man das so sagen können, oder?

Unbedingt. Letztlich sind 1) die elektrische Verstärkung und 2) die Schallwandlung (Google:Schallwandler) unabhängige Themen. Die elektrische Verstärkung ist zwar interessant, aber sicher kein Thema für die Schule, weil die theoretischen Grundlagen zu vielschichtig sind, insbesondere beim Bipolartransistor.

Im Referat wird es vor allem um die elektromagnetische Induktion (Google!) gehen, auf der zufällig sowohl der Pickup als auch der Lautsprecher vom Funktionsprinzip her beruhen. Im einen Fall erzeugt schwingende Masse ein magnetisches Wechselfeld, im anderen Fall wird Masse durch ein magnetisches Wechselfeld bewegt. Kann man die Arbeitsweise beider Wandler anschaulich auf die Induktion zurückführen, wirds ein gutes Referat.

Zum Lautsprecher würde ich dann schon noch mal Googeln, da gibts sicher viel. Aber weil ich grad so Lust habe:

Der Lautsprecher besteht aus einem fest montierten Magneten (Stator) und seinem Magnetfeld. An idealer Position in diesem Magnetfeld (nämlich da, wos am stärksten ist), befindet sich eine Spule parallel zur Nord-Süd Achse des Feldes, die aber axial beweglich ist (also vor und zurück). Liegt nun eine Wechselspannung an dieser Spule (wie wärs mit 440Hz und Scheitelspannung 3,5 Volt), so ensteht ein magnetisches Wechselfeld um die Spule. Je nach momentaner Polarität wird nun das Spulenfeld (und damit die Spule, wegen der Induktion) vom Statorfeld abgestoßen oder angezogen. Schlauerweise ist nun die Spule auf eine Pappe geklebt, damit der Sound etwas mehr fette Bässe bekommt, und wir hören: Kammerton A.