„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 die Funktionsweise dieses Instruments gewinnen will. Nichtsdestoweniger werde ich jeden gitarrentechnischen Fachbegriff erklären und versuchen die ganze Arbeit auch für Laien (Nicht-Gitarristen) möglichst verständlich zu halten.
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
Zielsetzung & Themen
Die Facharbeit untersucht die physikalischen Grundlagen elektromagnetischer Tonabnehmer bei E-Gitarren. Ziel ist es, die Funktionsweise von der Saitenschwingung bis zur elektrischen Signalwandlung sowie die klangbeeinflussenden Faktoren verständlich zu erläutern und wissenschaftlich zu begründen.
- Historische Entwicklung der E-Gitarre (Solidbody)
- Physikalische Wirkungsweise des Induktionsgesetzes in Tonabnehmern
- Einfluss von Spulenanordnungen und Schaltungen auf das Klangspektrum
- Analyse technischer Probleme wie Rückkopplung und Übertragungsverluste
Auszug aus dem Buch
4.1 Physikalische Grundlagen: Das Induktionsgesetz
Das Induktionsgesetz ist die physikalische Grundlage für den elektromagnetischen Tonabnehmer. Auf dessen Herleitung wird hier verzichtet, da diese bereits im Rahmen des Unterrichts im Kurshalbjahr 12/1 erfolgte. Nur soviel:
Mithilfe der nebenstehenden Versuchsanordnung (Bild 4.1.1), kann gezeigt werden, dass der induzierte Spannungsstoß ∫t2 t1 U(t) dt direkt proportional zur senkrechten Änderung des Magnetfelds ΔB, zur Änderung der Fläche Ai und zur Änderung der Windungszahl Ni, ist.
Hieraus ergibt sich die integrale Form des Induktionsgesetzes: ∫t2 t1 U dt = −NiΔΦ, Φ sei der magnetische Fluss durch die Spule, definiert als Φ = BA.
Für die folgenden Rechnungen ist es allerdings einfacher die differentielle Form des Induktionsgesetzes: Uind = −Ni dΦ/dt zu verwenden. Im Folgenden sollen die physikalischen Unterschiede zwischen Single-Coil und Humbucker genauer untersucht werden. Uns dient das Induktionsgesetz: Uind(t) = −Ni dΦ/dt als Grundgleichung.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Kurze Hinführung zum Thema E-Gitarre und Motivation des Verfassers, die Technik hinter dem Instrument für Laien verständlich zu erklären.
2 Geschichte und Bautypen der E-Gitarre: Überblick über die Entwicklung der Solidbody-Gitarre, insbesondere der Modelle Fender Telecaster und Stratocaster sowie der Gibson Les Paul.
3 Die Mechanik der E-Gitarre – Was bestimmt den Sound: Untersuchung der mechanischen Einflussfaktoren auf den Klang, wie Saiteneigenschaften, Korpusmaterial und Halskonstruktion.
4 Der elektromagnetische Tonabnehmer: Detaillierte Darstellung der Funktionsweise von Tonabnehmern, unterteilt in physikalische Induktion, Frequenzgänge und klangliche Einflussfaktoren.
5 Die Anordnung der Tonabnehmer: Analyse, wie sich die Positionierung der Tonabnehmer und deren Zusammenschaltung auf das Frequenzspektrum und die Klangfarbe auswirken.
6 Die Schaltung in der Gitarre – Die bekanntesten Originalschaltungen: Erklärung der Standard-Schaltkreise in legendären E-Gitarren unter Berücksichtigung von Potentiometern und Kondensatoren.
7 Problem der Tonabnehmer-Rückkopplung bei Elektrogitarren: Behandlung unerwünschter Nebeneffekte wie Pfeifen und Heulen bei hohen Lautstärken und deren Ursachen.
8 Fazit: Zusammenfassende Reflexion über den Erkenntnisgewinn während der Facharbeit und Vorstellung begleitender Hörbeispiele.
Schlüsselwörter
E-Gitarre, Tonabnehmer, elektromagnetische Induktion, Humbucker, Single-Coil, Frequenzgang, Resonanzfrequenz, Schaltungstechnik, Klangfarbe, Saitenschwingung, Rückkopplung, Solidbody, Induktivität, Impedanz, Verstärkung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Facharbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der physikalischen und technischen Funktionsweise von elektromagnetischen Tonabnehmern bei E-Gitarren.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Themen umfassen die Geschichte der E-Gitarre, die physikalischen Grundlagen der Induktion, das Design von Spulen sowie schaltungstechnische Aspekte.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die wissenschaftlichen Zusammenhänge hinter der Tonerzeugung bei E-Gitarren zu erklären und klangbeeinflussende Faktoren technisch zu begründen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden physikalische Formeln (z.B. Induktionsgesetz, RLC-Glieder) auf die gitarrentechnische Praxis angewendet und mit Schaltbildern analysiert.
Was wird im Hauptteil schwerpunktmäßig behandelt?
Der Hauptteil konzentriert sich auf die physikalischen Details des Induktionsgesetzes, die elektrische Modellierung durch Ersatzschaltungen und die klangliche Auswirkung der Tonabnehmerposition.
Welche Schlüsselbegriffe definieren die Arbeit?
Zu den prägenden Begriffen gehören Humbucker, Single-Coil, Induktivität, Klangfarbe und Resonanzfrequenz.
Wie unterscheidet sich ein Humbucker von einem Single-Coil Tonabnehmer?
Der Humbucker nutzt zwei gegenphasige Spulen, um Störgeräusche (Brummen) zu kompensieren, während er das Nutzsignal durch geschickte Polung der Magnete addiert.
Warum spielt die Position des Tonabnehmers eine wichtige Rolle für den Klang?
Je nachdem, an welcher Stelle der Saite der Tonabnehmer sitzt, werden bestimmte Oberschwingungen aufgrund der Auslöschung an Wellenbäuchen unterdrückt, was die Klangfarbe maßgeblich verändert.
Welchen Einfluss hat der Lautstärkeregler auf den Frequenzgang?
Beim Zurückdrehen des Lautstärkereglers kann es zu einer Dämpfung des Schwingkreises kommen, wodurch die Resonanzspitze abflacht und der Klang an Brillanz verliert.
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- Christoph Weber (Author), 2010, Elektromagnetische Tonabnehmer - Vom Instrument zum Verstärker, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/179970
