3.09 Maß halten: Maßeinheiten und Formeln Messen für Anfänger

Damit ganz neue Radiofreunde (und -innen) nicht lange suchen müssen, gibt es hier einen Überblick über die in der Schaltungstechnik der Röhrenradios verwendeten Maßeinheiten.

Der Widerstand wird in Ohm (Georg Simon Ohm, 1789 - 1854) gemessen. Die Maßeinheit Ohm wird durch den griechischen Buchstaben W (Omega) dargestellt. Je nach Drahtdurchmesser und Material erreicht man den Wert 1W schon mit einem relativ kurzen Stück Draht. Lautsprecherschwingspulen haben typischerweise einen Wert von 5Ohm, generell sind die Widerstandswerte der Bauteile sehr viel höher. Sie werden wie folgt dargestellt: 1000Ohm = 1KOhm (KiloOhm), 1000000Ohm = 1MOhm (MegaOhm).
Wer einen neuen handelsüblichen Widerstand kauft, muss sich allerdings an den Farbcode gewöhnen.

Die Leistung bzw. die Verlustleistung wird mit P (Power) bezeichnet und in Watt (James Watt, 1736 - 1819) gemessen. Kleine Leistungen werden in Milliwatt (mW) angegeben, sehr große in Kilowatt (KW). Die gesamte Leistungsaufnahme eines Radios der Mittelklasse liegt in der Größenordnung 50 Watt. Die abgegebene Schalleistung liegt bei Zimmerlautstärke bei ca. 0,5 Watt (das war früher, bei der Disco- Generation vermutlich 5 Watt) die restlichen 99% heizen die Bude.

Die Kapazität eines Kondensators wird in Farad (Michael Faraday, 1791 - 1867) gemessen. Ein Kondensator mit der Kapazität 1 Farad wäre ein ziemlich großer Apparat, größer als ein Fahrrad. Die größten Kapazitäten in unseren Radios haben die Elektrolytkondensatoren, 50mF (gesprochen: "müfarad") entsprechen 0,000050 Farad bzw. 50 x 10-6 Farad. 1nF (NanoFarad) entspricht 0,000000001 Farad bzw. 1 x 10-9 Farad. 1pF (PicoFarad) entspricht 0,000000000001 Farad, bzw. 1 x 10-12 Farad. Häufig fehlt die Angabe der Maßeinheit auf den Bauteilen. Es gilt: Ganzzahlige Werte >1 sind Picofarad. Als Dezimalbruch dargestellte Zahlen sind mF.
Folgende Angaben bezeichnen den gleichen Wert: 10000. Das sind 10000 PicoFarad. 0,01 sind auch 10000 PicoFarad, nämlich 0,01mF. Oder: 10n, das ist der gleiche Wert. Auf Bauteilen neueren Datums findet man auch die Darstellungsform: 4n7 für 4,7 nF.
Wenn Sie ein Uraltradio aus den 30ern vor sich haben, werden Sie evtl. Kondensatoren finden, deren Kapazität in der Maßeinheit "cm" (Zentimeter) ausgedrückt wird.

Die Induktivität einer Spule wird in Henry (Joseph Henry, 1797 - 1878) gemessen. Eine Spule mit 1H wäre auch etwas größer, die typische Bemessung erfolgt daher in mH (MilliHenry), also ein Tausendstel Henry.

Die Frequenz (Zahl der Schwingungen pro Sekunde) eines Signals wird in Hertz (Heinrich Hertz, 1857 - 1894) bemessen. Die Empfangsbereiche werden mit den Sendefrequenzen in KHz (KiloHertz) oder MHz (MegaHertz) angegeben. Tonfrequenzen in Hz oder KHz.

Die Wellenlänge wird auf den Skalen in Meter angegeben, die Maßeinheit wird mit dem griech. Buchstaben Lambda (l) bezeichnet.

... und Formeln

Der ohmsche Widerstand ist frequenzunabhängig (Gleichstromwiderstand), er wird mit dem Buchstaben R bezeichnet, er folgt der Gesetzmäßigkeit:
Widerstand = Spannung / Strom, was durch das Ohmsche Gesetz:

R=U / I

ausgedrückt wird. U ist die Spannung, der Strom wird mit I bezeichnet. Die Maßeinheit Ohm steht also für Volt / Ampere.

Die Verlustleistung eines Widerstandes berechnet sich aus:

P = U x I

Der frequenzabhängige Wechselstromwiderstand eines Kondensators folgt der Gesetzmäßigkeit:

RC = 1 / wC

w ist die Kreisfrequenz: 2pf, f ist die Frequenz ("pi": p = 3,14...). Die Maßeinheit Farad für die Kapazität des Kondensators C wird in Ampere sec / Volt ausgedrückt. Setzt man nun alle Beziehungen in den Ausdruck RC ein, so bleibt auch für den kapazitiven Widerstand die Dimension Volt / Ampere, der Wert gilt jedoch jeweils für eine definierte Frequenz.

Der frequenzabhängige Wechselstromwiderstand einer Spule (Induktivität) folgt der Gesetzmäßigkeit:

RL = wL

Die Maßeinheit Henry für die Induktivität der Spule L wird in Volt sec / Ampere ausgedrückt. Auch hier bleibt daher die Dimension Volt / Ampere für den induktiven Widerstand bei einer definierten Frequenz. Das Verhältnis vom induktiven zum (reellen) Wirkwiderstand wird als Güte der Spule bezeichnet (wL/R).

Für die Frequenz (Schwingungszahl) eines periodischen Signals ergibt sich die Dimension: 1 / sec (Schwingungen pro Sekunde).

Die Wellenlänge errechnet sich aus: l = c / f (Lichtgeschwindigkeit c= 299792500 m/sec, bzw. 3 x 10 hoch 8 m/sec).

Serien- und Parallelschaltung von Bauteilen:

Steht bei Ersatz von Widerständen oder Kondensatoren der passende Wert nicht zur Verfügung, so kann dieser behelfsmäßig durch Serien- oder Parallelschaltung der Bauteile realisiert werden.

Bei den Widerständen verteilt sich die Verlust-leistung (bei gleichen Werten jeweils zur Hälfte), weil nach Ohm und Kirchhoff jeweils die halbe Spannung anliegt oder der halbe Strom fließt. Man wählt daher diese Schaltungsvarianten auch, wenn ein Widerstand mit der geforderten Belastung nicht zur Verfügung steht.

Die Reihenschaltung bei Kondensatoren kann auch gewählt werden, um die am Kondensator liegende Spannung zu reduzieren. Bei gleichen Werten liegt an jedem Kondensator nur die halbe Spannung. Beim sogenannten Verkürzungskondensator werden ungleiche Werte in Serie geschaltet, z. B. um die Kapazität eines Drehkondensators anzupassen (s. Bild auf Seite 68 links unten im Abschnitt 2.05).

Induktivitäten verhalten sich bzgl. der Zusammenschaltung wie die ohmschen Widerstände. Die für den Langwellenbereich erforderlichen Induktivitäten werden daher häufig durch die Reihenschaltung der MW-Spule und einer Zusatzinduktivität realisiert.

Kommen wir nun zum Höhepunkt:

Der Schwingkreis (s. auch Abschnitt 3.06) wird durch die Parallel- oder Serienschaltung einer Spule mit einem Kondensator realisiert. Die Frequenz, bei der induktiver und kapazitiver Widerstand gleich sind, heißt Resonanzfreqenz. Weil die Kreise eines Empfängers mehr oder weniger genau auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt werden, heißen Sie auch Resonanzkreise. Auf die Bezeichnungen Parallel- und Serienresonanzkreis (Sperrkreis und Saugkreis) wurde bereits hingewiesen.

Formelmäßig wird die Resonanzbedingung wie folgt dargestellt:

wL = 1 / wC

Weil wir schon wissen (s. weiter oben), dass die Kreisfrequenz w = 2pf ist, machen wir weiter und lösen nach der Frequenz (der Resonanzfrequenz f-null) auf:
Bitte lesen Sie im Buch weiter:
ISBN-10: 383300357X
ISBN-13: 978-3833003578