Elektromagnetische Tonabnehmer - Vom Instrument zum Verstärker

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Geschichte und Bautypen der E-Gitarre

3 Die Mechanik der E-Gitarre - Was bestimmt den Sound

4 Der elektromagnetische Tonabnehmer
4.1 Physikalische Grundlagen: Das Induktionsgesetz
4.2 Elektrischer Frequenzgang und Klangeigenschaften
4.3 Weitere klangbeeinflussende Faktoren
5 Die Anordnung der Tonabnehmer
5.1 Übertragungsverhalten bei einem Tonabnehmer
5.2 Zusammenschaltung mehrerer Tonabnehmer

6 Die Schaltung in der Gitarre - Die bekanntesten Originalschaltungen

7 Problem der Tonabnehmer-Rückkopplung bei Elektrogitarren

8 Fazit

9 Literaturverzeichnis

1 Einleitung

„Humbucker … Cutaway … Mörderdecke … einstecken, aufdrehen … und los geht’s!“¹ So beschrieb Jimmy Page, Gitarrist von Led Zeppelin, in den 70er Jahren die damals üblichen Gitarren.

Neben den oben genannten Bauteilen, welche ich im Laufe der Facharbeit erklären werde, dreht sich diese Arbeit um einen wesentlichen Bestandteil der E-Gitarre: den Tonabnehmer, genauer gesagt den elektromagnetischen Tonabnehmer (auch Pick-up).

Ich schreibe diese Facharbeit auch für mich selbst, da ich mittlerweile seit ca.fünf Jahren Gitarre spiele und nun auch etwas mehr Einblick in dieFunktionsweise dieses Instruments gewinnen will. Nichtsdestoweniger werdeich jeden gitarrentechnischen Fachbegriff erklären und versuchen die ganzeArbeit auch für Laien (Nicht-Gitarristen) möglichst verständlich zu halten.

2 Geschichte und Bautypen der E-Gitarre

Die elektrische Gitarre blickt mittlerweile auf rund 85 JahreEntwicklungsgeschichte zurück. Da es jeglichen Rahmen sprengen würde diesegenauer zu betrachten werde ich mich hier auf die wesentliche Form der E- Gitarre, die Solidbody² beschränken.

Ihren Durchbruch hatte diese Art Gitarre mit Leo Fender³ (geb. 1909) und dessen „Telecaster“,einer Gitarre mit Eschenholzkorpus, angeschraubtem Ahornhals⁴ und Single Coil⁵ Tonabnehmern (Bild 2.1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 2.1: TelecasterSeriennum-mer 0027

Quelle: Wheeler, Tom: Die großeStratocas-ter-Chronik, S. 36.

Aufgrund des durchschlagenden Erfolgs den diese Gitarre „Fender Electric Instruments“ 1950 bescherte, entwickelte Herr Fender ein neues, verbessertes Modell, welches im Jahre 1953 unter dem Namen „Stratocaster“ veröffentlicht wurde. Diese Gitarre ist bis heute die populärste und meist gespielteste E-Gitarre der Welt⁶ (Bild 2.1).

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Bild 2.2: Nachbau einer Stratocaster aus den 60er Jahren

Quelle: Wheeler, Tom: Die große Stratocaster-Chronik, S. 265.

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Bild 2.3: 1957er Gold-Top

Quelle: Bacon, Tony: Die große Gibson Les Paul Chronik. S. 26.

Nachdem sich sowohl Tele- als auch Stratocaster fest auf dem Markt etabliert hatten erkannte Gibson⁷ (der bis dahin führende Gitarrenhersteller), dass Solidbodys in ihrem Sortiment fehlten. Man setzte viel Hoffnung in die 1957 veröffentlichten Modelle der „Les Paul“(Bild 2.3), gerade weil diese mit den neuentwickelten „Humbucking“-Tonabnehmern⁸ ausgestattet waren. Der erhoffte Erfolg blieb allerdings aus und so beherrschte Fender gegen Ende der 50er Jahre weitgehend den Markt.

Einzig dem aufkommenden Blues in den 60er Jahren ist es zu verdanken, dass die Les-Pauls aufgrund des warmen Sounds, den die Humbucker produzierten, zu Verkaufsschlagern wurden.

Heute sind die meisten Modelle im Grunde auf die beiden „Ur-Solidbodygitarren (Stratocaster bzw. Les Paul) zurückzuführen.⁹

Als Abschluss dieses Kapitels nocheine kleine Grafik zum Verständnisder im Folgenden verwendetenBegriffe (Bild 2.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 2.4: Die E-Gitarre

Quelle: Scheinhütte Andreas: Schule derRockgitarre. Band 1. Frankfurt am Main

3 Die Mechanik der E-Gitarre - Was bestimmt den Sound?

Der Ton den eine Gitarre abgibt ist ein Zusammenspiel vieler Faktoren¹⁰:

- den Saiten,
- dem Korpus,
- dem Hals,
- den Tonabnehmern,
- dem Verstärker
- dem Lautsprecher und
- der Raumakustik.

Jeden dieser Teilbereiche zu behandeln wäre zu umfangreich, weshalb ich in diesem Kapitel nur kurz die Vorstufen des Tonabnehmers (Saiten, Korpus, Hals) behandeln möchte.

Die Saiten sind der Beginn der Kette und bestimmen den Grundsound desInstruments. Uns interessieren lediglich mit flachen Draht umwickelte („halfround“) Stahlsaiten, da diese die in der Rockmusik Gebräuchlichsten und dieEinzigen, mit elektromagnetischen Tonabnehmern verwendbaren, sind.

Die Schwingung einer Saite setzt sich aus Grundschwingung und Oberschwingungen zusammen. Die Frequenz der Grundschwingung lässt sich nach folgender Formel berechnen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Oberschwingungen sind im Idealfall ganzzahlige Vielfache davon.¹¹

Zum Korpus gibt es eigentlich nur den von Gitarristen oft zitierten Satz: „Holz istnun einmal nicht gleich Holz.“ zu sagen. Der Eigenklang eines jeden Holzes istabhängig von der Holzsorte, den Abmessungen, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Lackierung, der Lagerung,…¹² Wer mehr über den Holz und dessen Klangeigenschaften lernen möchte, dem kann ich an dieser Stelle Ulrich Mays Dissertation: Elektrische Saiteninstrumente in der populären Musik. Universität Münster 1984, empfehlen.

Als letzten Punkt dieses Kapitels möchte ich noch auf den Gitarrenhalseingehen. Das Hauptproblem hierbei ist, dass er sich aufgrund der hohenSaitenspannung im Laufe der Jahre verbiegt. Um dem vorzubeugen hat Gibsonbereits in den 20er Jahren eine verstellbare Halskrümmung entwickelt. (Bild 3.1)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 3.1: gekrümmte Stahlstange zur Einstellung der Halsdurchbiegung Quelle: Lemme, Helmuth: Elektro-Gitarren-Sound, S. 49.

Hierbei wird eine Stange durch den Hals gelegt und durch ziehen/lockern einer Mutter biegt sich der Hals entweder nach hinten, oder krümmt sich nach vorne. Da es gerade bei billigen Instrumenten trotzdem zu Verformungen kommen kann, entwickelte Fender diese Idee weiter. In ihren Instrumenten ist die Stange in der Mitte des Halses befestigt, wodurch die Krümmung oben und unten getrennt reguliert werden kann.¹³

4 Der elektromagnetische Tonabnehmer

Tonabnehmer (engl. Pick-ups) wandeln die mechanischen Schwingungen der Saiten in elektrische Wechselspannungen um. Diese Spannungen werden später verstärkt und so über einen Lautsprecher o.ä. hörbar gemacht. Die einzige Voraussetzung für einen elektromagnetischen Tonabnehmer sind Stahlsaiten, denn bei Nylon- oder Darmsaiten werden piezoelektrische Tonabnehmer¹⁴ verwendet.¹⁵

Grundsätzlich sind elektroma-gnetische Pick-ups aus Spulen und Magneten aufgebaut. Unterschieden wird zwischen solchen mit einer Spule (Single Coil) und Doppelspulern (Humbucker). Typischeinspulig ist der Fender Stratocaster-Pickup (Bild 4.1), aufgebaut aus sechsStabmagneten, die mit einigen tausend Wicklungen Kupferlackdraht umwickeltsind. Nachteil dieses Systems ist die Störgeräuschanfälligkeit, weshalb„brummunterdrückende Tonabnehmer“ (engl. to buck (=unterdrücken) the hum(=Brummen)) entwickelt wurden. Hierbei sind in der einen Spule die Nordpoleder Magneten und in der anderen Spule die Südpole auf die Saiten gerichtet.Diese Bauart hat den Effekt, dass sich die Brummspannungen, die durchStreufelder erzeugt werden, kompensieren, die Signalspannungen allerdingsaddieren¹⁶ (Bild 4.2).

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Bild 4.1: Fender Stratocaster Single-Coil Quelle: Privatbesitz Christoph Weber

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Bild 4.2: Gibson Burstbucker,Nachbau des ersten GibsonHumbuckers von 1959

Quelle: Ziegenhain, Matthias:

AMAZONA.de - Workshop: Guitar

Know-how - Tonabnehmer, Teil II.

http://www.amazona.de/index.php?page=26&file=2&article_id=2742(16.08.2010).

Im folgenden Bild sind die vier Grundanordnungen von Magneten und Spulen schematisch dargestellt (Bild 4.3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 4.3: Die vier häufigsten Anordnungen von Magneten und Spulen

a) eine Spule, Magnete direkt darin (z.B. Fender Stratocaster)
b) zwei Spulen, Magnete direkt darin (z.B. Fender Humbucker)
c) eine Spule, darin Weicheisenkerne (oft Schrauben), zwei Balkenmagnetedarunter (z.B. Gibson „P90“)
d) Zwei Spulen mit Weicheisenkernen (Schrauben oder feste Stäbe, z.B.Gibson Humbucker)

Quelle: Lemme, Helmuth: Elektro-Gitarren-Sound, S. 56.

Physikalisch ändert sich durch Schwingen der Saite der räumliche Verlauf derFeldlinien, wodurch eine Spannung induziert wird (vgl. 4.1 PhysikalischeGrundlagen: Das Induktionsgesetz). Die Höhe dieser Wechselspannung istdirekt proportional zur Windungszahl der Spule, sowie zur zeitlichen Änderungdes magnetischen Flusses (der Geschwindigkeit der Saitenschwingung).Nichtlinear hängt sie von dem Querschnitt der Saite, deren Permeabilität, derMagnetstärke und dem Abstand zwischen Saite und Magnetpol ab.

[...]

¹ Bacon, Tony: Die große Gibson Les Paul Chronik. Ein halbes Jahrhundert Rockgeschichte. Bergkirchen 2010, S. 62.

² Solidbody: (engl.) Massivkörper(-Gitarre); auch: Massivholz-Gitarre, Brett-Gitarre. So werden E- und E-Baß [sic!] - Gitarren genannt, deren Korpus aus massivem Holz (heute auch anderen Materialien, z.B. Aluminium) besteht, d.h., die kein[en] hohle[n] Korpus mehr als Resonanzkörper haben. […]. (Kaiser, Rolf: Gitarrenlexikon. Hamburg 1987, S. 173).

³ Siehe Wheeler, Tom: Die große Stratocaster-Chronik. Bergkirchen 2009.

⁴ Vgl. Lemme, Helmuth. Elektro-Gitarren-Sound. München 1994, S. 18.

⁵ Tonabnehmer: Single Coil: (engl.) Einzelspule. Schmale Tonabnehmer […] Bei nicht sorgfältiger […] Abschirmung sind sie sehr anfällig gegen Störeinflüsse. (Kaiser, Rolf: Gitarrenlexikon, S. 200).

⁶ Vgl. Lemme, Helmuth. Elektro-Gitarren-Sound, S. 19 f.

⁷ Siehe Bacon, Tony: Die große Gibson Les Paul Chronik.

⁸ Tonabnehmer: Dual Coil: (engl.) Doppelspule; auch Twin Coil oder Humbucker; unter letztererBezeichnung sind sie am [B]ekanntesten. Hier werden zwei Spulen in Reihe, also nacheinander,zusammengeschaltet. Daraus resultiert ein starker, <<singender>> Ton. (Kaiser, Rolf: Gitarrenlexikon, S.200).

⁹ Vgl. Lemme, Helmuth: Elektro-Gitarren-Sound, S. 23 ff.

¹⁰ Vgl. ebd. S. 38 f.

¹¹ Vgl. ebd. S. 41.

¹² Vgl. ebd. S. 46.

¹³ Vgl. ebd. S. 48 f.

¹⁴ Piezoelektrischer Effekt: Tritt bei bestimmten keramischen Stoffen auf. Unter mechanischen Einfluß[sic!] geben diese Spannungen ab bzw. führen beim Anlegen von Spannungen mechanische Bewegungen aus. (Kaiser, Rolf: Gitarrenlexikon, S. 140 f.)

¹⁵ Vgl. Lemme, Helmuth: Elektro-Gitarren-Sound, S. 51.

¹⁶ Vgl. ebd. S. 52 ff.