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Tongenerator

Tongeneratoren, auch Tonfrequenzgeneratoren genannt, sind Geräte, mit denen meist sinusförmige elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich, also mit Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 000 Hz, erzeugt und in Form von Schall abgegeben werden. Die Frequenz und damit die Tonhöhe kann fest oder stetig veränderbar sein. Die Amplitude und damit die Lautstärke ist meist einstellbar.
Genutzt werden Tongeneratoren in der Messtechnik und als Grundelemente elektronischer Musikinstrumente.

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Tongeneratoren, auch Tonfrequenzgeneratoren genannt, sind Geräte, mit denen meist sinusförmige elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich, also mit Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 000 Hz, erzeugt und in Form von Schall abgegeben werden. Die Frequenz und damit die Tonhöhe kann fest oder stetig veränderbar sein. Die Amplitude und damit die Lautstärke ist meist einstellbar.

Aufbau und Wirkungsweise

Tongeneratoren werden als Oszillatoren mit Schwingkreisen oder als RC-Oszillatoren ausgeführt. Bei größerer Leistung bezeichnet man solche Oszillatoren auch als Generatoren. Daher stammt die Bezeichnung Tongenerator für Anordnungen, die Töne im hörbaren Bereich erzeugen.
Bild 2 zeigt den Aufbau einer einfachen Oszillatorschaltung. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Schwingkreis, der über eine Rückkopplungsschaltung mit einem Transistor verbunden ist. Diese auf den deutschen Physiker und Techniker ALEXANDER MEISSNER (1883-1958) zurückgehende Schaltung dient der periodischen Energiezufuhr zum Schwingkreis und gewährleistet die Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen.

Die Eigenfrequenz des Schwingkreises ist von der Kapazität C des Kondensators und der Induktivität L der Spule im Schwingkreis abhängig. Für die Frequenz f gilt die thomsonsche Schwingungsgleichung:

f = 1 2 π L ⋅ C

Demzufolge kann man die Frequenz der entstehenden elektromagnetischen Schwingungen durch Veränderung der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Spule ändern. Das kann man realisieren durch Verwendung von Drehkondensatoren (veränderbare Kapazität) oder durch Verändern der Induktivität der Spule (Veränderung der Windungszahl, Verschiebung des Eisenkerns).
Die erzeugten elektromagnetischen Schwingungen werden verstärkt, einem Lautsprecher zugeführt und als Schallwellen abgestrahlt.

  • Tongenerator mit einem Schwingkreis, dessen Eigenfrequenz durch Veränderung der Kapazität des Kondensators variiert werden kann.

Zur Erzeugung bestimmter Frequenzen nutzt man RC-Oszillatoren. Anstelle des Schwingkreises treten dort Widerstände (R) und Kondensatoren (C), so wie es in Bild 3 dargestellt ist. Die Frequenzabgängigkeit des Widerstandes dieser Bauelemente hat zur Folge, dass nur bei einer bestimmten Frequenz die Energiezufuhr in der richtigen Phase erfolgt. Genau mit dieser Frequenz schwingt der RC-Oszillator.

Anwendungen

Angewendet werden Tongeneratoren vor allem in der Messtechnik (z.B. Prüfung von Verstärkern und Lautsprechern) und als Grundelemente elektronischer Musikinstrumente (z.B. elektronische Orgeln, Synthesizer). Genutzt werden können sie auch, um den Hörbereich (Hörvermögen) von Personen zu überprüfen, also um eine Hörprüfung durchzuführen.

  • Tongenerator mit RC-Gliedern. Ein solcher Tongenerator liefert elektromagnetische Schwingungen und damit einen Ton in einer bestimmten Frequenz.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Tongenerator." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/tongenerator (Abgerufen: 20. May 2025, 15:17 UTC)

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  • elektronische Musikinstrumente
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Wissenstest, Elektromagnetische Schwingungen und Wellen


Zum Spektrum elektromagnetischer Wellen gehören neben dem Wechselstrom u. a. die hertzschen Wellen, das infrarote Licht, das sichtbare Licht, das ultraviolette Licht, Mikrowellen und Röntgenstrahlung. für die Informationsübertragung und die Kommunikationstechnik spielen hertzsche Wellen die entscheidende Rolle. Sie können mithilfe von Schwingkreisen erzeugt werden. mit dem Test können Sie prüfen, wie gut ihre Kenntnisse über elektromagnetische Schwingungen und Wellen sind.

 

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Generatoren zur Schwingungserzeugung

Die elektromagnetischen Schwingungen in einem Schwingkreis klingen nach einmaliger Anregung relativ schnell wieder ab, weil elektromagnetische Energie durch den ohmschen Widerstand des Leitungsdrahtes in Wärme umgewandelt und dadurch dem Schwingkreis entzogen wird. Möchte man die Schwingung aufrechterhalten, dann muss man dem Schwingkreis im Takt der Eigenschwingung und in der richtigen Phase Energie zuführen. Das geschieht in Generatoren zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen, häufig mithilfe einer meißnerschen Rückkopplungsschaltung.
Eine spezielle Art von Generatoren sind Tongeneratoren, mit denen elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich erzeugt werden.

Heinrich Hertz

* 22.02.1857 in Hamburg
† 01.01.1894 in Bonn

Er war ein deutscher Physiker, der experimentell die von dem britischen Physiker MAXWELL vorhergesagten elektromagnetischen Wellen nachwies. Er untersuchte auch deren Eigenschaften und schuf damit eine entscheidende Grundlage für die drahtlose Nachrichtenübertragung. Die Einheit der Frequenz und die bei Rundfunk und Fernsehen verwandten hertzschen Wellen sind nach ihm benannt.

Alexander Meißner

* 14.09.1883 in Wien
† 03.01.1958 in Berlin

Er war ein deutscher Physiker und Hochfrequenztechniker und beschäftigte sich insbesondere mit elektromagnetischen Wellen und deren Anwendungen. Bekannt wurde er vor allem durch die nach ihm benannte meißnersche Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung hochfrequenter und ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen.

Der elektromagnetische Schwingkreis

Als Schwingkreis bezeichnet man im einfachsten Fall eine Anordnung eines Kondensators und einer Spule in einem geschlossenen Stromkreis. Durch Anlegen einer äußeren Wechselspannung kann ein Schwingkreis zu elektromagnetischen Eigenschwingungen angeregt werden. Bei diesen Schwingungen wandeln sich beständig elektrische Feldenergie im Kondensator und magnetische Feldenergie an der Spule ineinander um.

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