Physik Forum

[Limbus]

Hallo liebe Community,

ich schreibe gerade eine Fachbereichsarbeit mit Schwerpunkt auf die Tonabnahme bei Musikinstrumenten per Tonabnehmer, wo vor allem die elektromagnetische Induktion beim elektromagnetischen Tonabnehmer eine wesentliche Rolle spielt.
Ich möchte dieses Thema hier nutzen, um zukünftig alle anfallenden Frage zu diesem Thema zu stellen. Jedenfalls ist es schon eine Weile her, dass wir uns im Unterricht mit dem Thema beschäftigt haben - das war auch nur überblicksmäßig.
Jedenfalls stelle ich, bevor ich das Thema genauer angehe, mir folgende Fragen.

1.) Im Falle eines elektromagnetischen Tonabnehmers, der aus einem spulenumwickelten Dauermagneten besteht - da hat die Spule selbst ja ansich kein Magnetfeld, da dies ja nur der Fall ist, sofern sie von Strom durchflossen wird. Das zur Induktion benötigte Magnetfeld stammt dann also vom Dauermagneten. Im Falle einer Gitarre ändert die Schwingung der Saiten dann den magnetischen Fluss, woraufhin eine Spannung innerhalb der Spule induziert wird. Habe ich das soweit richtig verstanden? Die Spule dient sozusagen als Spannungsleiter und nicht unbedingt als Bereitsteller eines Magnetfeldes, da diese ja nicht von Strom druchflossen wird. Spielt demnach das Magnetfeld einer Stromdurchflossenen Spule überhaupt eine Rolle?

2.) Der magnetische Fluss sind die Feldlinien, die quasi eine Fläche "durchdringen", richtig? Demnach ist die magnetische Flussdichte die Anzahl dieser Feldlinie durch diese Fläche. Umso mehr Feldlinien innerhalb einer Fläche, umso größer ist die Flussdichte - habe ich das richtig verstanden?

3.) Umso mehr Feldlinien das Schwingen der Saiten "durchfährt", umso desto größer ist die Änderung des magnetischen Flusses, demnach auch die Größe der induzierten Spannung, richtig?

Das wär´s vorerst, weitere Fragen kommen im Laufe der Zeit sicher noch.
Ich freue mich auf eure Antworten !

Lg
Limbus

[GvC]

[Limbus]

[GvC]

[Limbus]

[GvC]

[Limbus]

Hallo,

danke für deine Antwort, so weit so klar.
Eine weitere Frage hätte ich bezüglich den störenden Nebengeräuschen von einspuligen Tonabnehmern. Zum Beispiel Netztransofrmatoren strahlen elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz von 50Hz aus, aber inwiefern verursacht dies das Brummen? Ändert diese Strahlung konstant den magnetischen Fluss, wodurch konstant eine geringe Spannung indiziert wird, die zu diesem Dauerbrummen führt?

Lg

[Fritz]

Hallo

"elektromagnetische Strahlung" würde ich das nicht nennen, es handelt sich einfach um ein magnetisches Wechselfeld. Das wird nicht speziell von Trafos erzeugt sondern durch jeden Leiter der Strom führt, also alle Stromleitungen in den Wänden usw.

Wie du ja sicher weißt bewirkt aber ein sich veränderndes Magnetfeld in einer Leiterschleife eine Spannung, das Induktionsgesetz.

Wenn also irgendwo ein Sinusförmiger Strom fließt so erzeugt dieser ein Sinusförmiges Magnetfeld, dass in allen Leiterschleifen eine Cosinusförmige Spannung erzeugt.

Wie groß die Spannung ist hängt von der Länge und Lage der Leiterschleife ab. Die Frequenz ist aber durch den fließenden Strom vorgegeben. Dieser muss aber nicht Sinusförmig sein selbst wenn die Netztspannung Sinusförmig ist! Es können also auch Signale induziert werden die viel höhere Frequenzen enthalten als 50Hz. Du kannst ja mal einen kleinen Gleichstrommotor mit einem langen Kabel an eine Batterie anschließen und das Kabel neben dein Lautsprecherkabel legen (das in den Verstärker hineingeht), dann wirst du hören was ich meine

Man sollte daher bei Leitung die Signale führen die Zu und Rückleitung nicht auf verschiedenden Wegen verlegen sondern möglichst eng beieinander. Am besten ist es man verdrillt die Leitung. So bietet die Leitung am wenigsten Angriffsfläche für ein externes Magnetfeld. Falls das immer noch nicht reicht kann man das Kabel schirmen d.h. um die eigentlichen Drähte kommt ein Drahtgeflecht das alle elektromagnetischen Felder abblockt.

mfg Fritz

[Limbus]

Hallo,

danke für die ausführliche Antwort, verstehe das nun in etwa !

Ich bin gerade dabei, das Funktionsprinzip der elektromagnetischen Induktion zu erklären, tu mir da aber ehrlichgesagt sehr, sehr schwer. Es gibt so viele Formeln, die alle auf verschiedene Zustände zutreffen - wie gehe ich nun bitte am besten vor, die elektromagnetische Induktion im Falle des elektromagnetischen Tonabnehmers zu erklären?

Der Titel meiner Arbeit lautet "Die physikalischen Hintergründe der Tonabnahme bei der E-Gitarre" und sollte zumindest 20 Seiten Stoff umfassen. Der Inhalt sieht in etwa folgendermaßen aus :

1.) Definition "Tonabnehmer", dazu ein wenig historisches, Unterschied zw. aktiv/passiv

2.) Der elektromagnetische Tonabnehmer
2.1.) Allgemeines ( Einsatzgebiet usw. )
2.2.) Aufbau ( ein & zweispulig, dazu auch noch deren Unterschiede bezüglich Störgeräusche )
2.3.) Die elektromagnetische Induktion
2.3.1.) Michael Farraday ( Biographie )
2.3.2.) Entdeckung der Induktion
2.3.3.) Das Funktionsprinzip der Induktion

3.) Der Piezoelektrische Tonabnehmer
3.1.) Allgemeines ( wieder Einsatzgebiet usw. )
3.2.) Aufbau
3.3.) Piezoelektrizität
3.3.1.) Die Brüder Curie & die Entdeckung der Piezoelektrizität
3.3.2.) Funktionsprinzip der Piezoelektrizität

4.) Der MIDI-Tonabnehmer
4.1.) Definition "MIDI" und ein wenig historisches
4.2.) A/D - Umsetzer

5.) Verstärkung des elektrischen Signals
5.1.) Prinzip
5.2.) Verstärkerarten im Überblick

6.) Tonausgabe
6.1.) Prinzip ( anhand des elektrodynamischen Lautsprechers )

Ich muss aber betonen, dass der Schwerpunkt auf der elektromagnetischen Induktion liegt. Piezoelektrizität wird auch genauer behandelt, MIDI-Tonabnehmer, Verstärkung und Ausgabe aber nur überblicksmäßig und recht grob.

Nur ich hab leider wirklich keinen blassen Schimmer, wie ich an die Induktion rangehen sollte. Ich wäre wirklich über Tipps dankbar.

Lg

[Fritz]

Hallo

also ein wenig riskant finde ich das schon, dass du so eine Arbeit anfängst ohne den Stoff zu beherrschen, findest du nicht?

Wie geht man am besten heran an die Induktion? Na, mit dem Induktionsgesetz. Das ist es was Induktion ausmacht. Daneben braucht man noch ein wenig Verständnis für das Verhalten von mag. Feldlinien. Und natürlich das Durchflutungsgesetz, dass das entstehen von Magnetfeldern erklärt.

Soo viel Formeln sind das nicht. Ich weiß der Elektromagnetismus ist schwer zu verstehen. Vor allem ist er heimtückisch. Immer wenn man glaubt es endgültig verstanden zu haben stößt man wieder auf ein Problem, das einem den Boden unter den Füßen weg zieht.

Eigentlich führt wohl kaum ein Weg an den Maxwellgleichungen vorbei. mit den oben genannten Gleichungen sind sie aber eh schon zur Hälfte abgedeckt. Hattest du nie Elektrodynamik?

Es ist schwierig in 5 Minuten in einem Forum zu erklären was man normalerweise über mehrere Semester auf der UNI lernt.

Aber wenn du konkrete Fragen stellst werde ich versuchen sie zu beantworten.

mfg Fritz

[Limbus]

Hallo,

danke für deine Antwort.
Natürlich hast du recht. Allerdings geht es hierbei um eine Arbeit für die 12. Klasse, keineswegs um eine Arbeit für die Uni. Wir haben das Thema Induktion wirklich nur angeschnitten - sprich im Grunde nur den magnetischen Fluss, sowie die Induktionsformel für die Größe der entstehenden Spannung in einer stromdurchflossenen Spule.
Dazu natürlich auch Transformatoren und Wechselstromgenerator.
Aber Sachen wie die Maxwellchen Gleichungen haben wir noch nie angeschnitten, leider. Ich habe mir aber doch recht stur in den Kopf gesetzt, das Thema durchzuziehen und dementsprechend auch reinzulernen, da es mich als Gitarrist doch sehr interessiert.
Ich denke, das sinnvollste wäre, wenn ich mir genauer ansehe, das Induktionsgesetz herzuleiten, oder?
Ich wäre natürlich froh, wenn du dir vl. meine Arbeit mal soweit durchsehen könntest ( auch wenn von der Induktion noch nicht viel da ist ), aber das erwarte ich keineswegs, da das eigentlich die Arbeit meines Lehrers sein sollte. Ich werde mich diese Woche einmal genauer mit ihm zusammensetzen, trifft sich eh gut, da wir nächste Woche mit ihm auf Pysikalisch-Chemische Woche in die Schweiz und Deutschland fahren und da zig Stunden im Bus sitzen werden. Ich denke, da wird sich schon einmal die Gelegenheit finden, sich vernünftig darüber zu unterhalten.

Lg

[Fritz]

Hallo

Das Induktionsgesetz herzuleiten dürfte schwierig werden, es gewissermaßen ein Naturgesetz.

Ich werde mir deine Arbeit gerne durchsehen sofern ich Zeit dazu finde.

mfg Fritz

[Limbus]