Eine kurze Erläuterung der besonderen Erscheinungsformen und Eigenschaften

Im letzten Abschnitt haben wir bereits eine kurze Bekanntschaft mit dem Magnetismus und seinen Auswirkungen gemacht. Sie lassen sich mit unseren Sinnesorganen nicht unmittelbar wahrnehmen, wohl aber mit anderen Mitteln demonstrieren. Sollen beispielsweise die schon erwähnten Kraftlinien sichtbar werden, so brauchen wir dazu nur feine Eisenspänchen (die man mit einer Feile vom Klotz abfeilt) auf einem Stück Papier zu verteilen, dieses auf einen Magneten zu legen und leicht gegen das Papier zu klopfen: die zunächst unregelmäßig liegenden Eisenspänehen ordnen sich nach einem ganz bestimmten Muster. Ihre stärkste Konzentration ist an den beiden Enden des Magneten, dem Nord- und dem Südpol, festzustellen. Hier treten die Kraftlinien in den freien Raum aus (Abbildung 27).
.

Alle in ein solches Magnetfeld gebrachten Eisenteilchen werden von ihm beeinflußt, d. h. mehr oder weniger stark magnetisiert. Würde man den Stabmagneten in der Mitte durchbrechen, so entstünden zwei neue Magnete mit wiederum jeweils einem Nord- und Südpol. Diese Teilung ließe sich bis zum allerkleinsten Eisenteilchen fortsetzen, das auch dann noch einen winzigen Magneten mit Nord-und Südpol darstellt.

Nun nützen aber permanente Magneten, also Dauermagneten der eben erwähnten Art, nichts bei der magnetischen Aufzeichnung von Ton- und Bildsignalen. Um ein Magnetband zu beeinflussen, benötigen wir kleine Elektromagneten besonderer Bauart, die mit hoher Präzision gefertigt werden müssen. Natürlich spielen auch hier wieder die vom Nord- und Südpol eines solchen Magneten austretenten Kraftlinien eine entscheidende Rolle. Mehr darüber im übernächsten Abschnitt.

Etwas über den Aufbau des Magnetbandes

Die heute am meisten bekannten Tonbänder bestehen aus einer 6,25 mm breiten Kunststofft-Tägerfolie von unterschiedlicher Dicke (z.B. bei Langspielband 0,024 mm) und der auf einer Seite dieser Folie aufgebrachten oder aufgeklebten dünnen Eisenpulver-Schicht (z.B. bei Langspielband 0,011 mm). Damit es nicht nachträglich rostet, wird gleich Eisenoxyd genommen. Neben diesem in Abbildung 28 skizzierten Tonband gibt es Bandsorten mit noch geringerer Dicke und auch geringerer Breite, beispielsweise für Compact-Cassetten. Es gibt aber auch Magnetbänder von halb-, ein-, eineinhalb- oder zwei Zoll Breite, die in Bildaufzeichnungsgeräten oder speziellen Anlagen bei der elektronischen Datenverarbeitung usw. benutzt werden.

Die Köpfe - Elektromagneten im Kleinformat lösen wichtige Aufgaben

Der Ausdruck Magnetkopf ist eine allgemeine Bezeichnung für drei Bauteile, die in magnetischen Aufzeichnungsgeräten als Aufnahmekopf, Wiedergabekopf und Löschkopf vorkommen. Mit ihrer Hilfe kann eine Information auf das Magnetband aufgetragen, immer wieder reproduziert und schließlich auch ganz gelöscht werden. Den Magnetköpfen kommt also eine besonders wichtige Bedeutung zu.

Da die winzigen Oxydteilchen in der Bandschicht von den Kraftlinien der Magnetköpfe beeinflußt werden sollen, muß das Magnetband unmittelbar (mit gutem Band-/Kopf-kontakt) an ihnen vorbeigeführt werden. Aus dem Kapitel über den Magnetismus wissen wir, daß die Kraftlinien auch durch die Luft verlaufen und dabei einen Einfluß auf Eisenteilchen ausüben. Bringt man nun, wie die Abbildung 29 zeigt, beide Pole eines Elektromagneten (denn das ist der Magnetkopf in Wirklichkeit) so nahe zueinander, daß der verbleibende Luftspalt extrem klein wird, so ist dort die Anzahl der Kraftlinien am dichtesten und damit das magnetische Feld am stärksten. An dieser Stelle kann daher das Band optimal beeinflußt werden.

Der Magnetkopf überträgt (schreibt) die Informationen auf das Band

Führt man das Band am eingeschalteten Aufnahmekopf vorbei, so treten die an seinem Luftspalt vorhandenen magnetischen Kraftlinien in die Eisenoxydschicht des Bandes ein (Abbildung 30). Abhängig von den durch die Spule des Aufnahmekopfes fließenden Wechselströmen werden die magnetisierbaren Teilchen mehr oder weniger stark beeinflußt, und im Band verbleibt ein sogenannter „remanenter" Magnetismus. Nach einer Aufzeichnung sind auf dem Band daher Eisenoxydteilchen mit starker oder schwacher Magnetisierung und gleicher oder entgegengesetzter Polarität vorhanden. Dies ist abhängig von der im Augenblick des Vorbeilaufens am Luftspalt wirksam gewesenen Stärke und Richtung des magnetischen Feldes. Mit anderen Worten: Die verbleibende Magnetisierung des Bandes ist der Feldstärke im Luftspalt proportional, und da diese ein Abbild der zu speichernden Information ist, stellt demnach auch die auf dem Band gespeicherte Magnetisierung ein getreues Abbild der Information dar.

Der Magnetkopf liest die Information vom Band

Bei der Wiedergabe soll die auf dem Magnetband vorhandene Information hörbar oder sichtbar gemacht werden, d. h., das aufgezeichnete Signal soll wieder in Schallwellen oder in ein Fernsehbild umgewandelt werden. Während das Band bei der Aufnahme durch das Magnetfeld des Kopfes im Rhythmus des aufzunehmenden Signales beeinflußt wurde, ist es bei der Wiedergabe nun umgekehrt. Hier wirkt die magnetisierte Schicht des Bandes auf den „lesenden" Wiedergabekopf.

Wir können uns dies an einem einfachen Beispiel deutlich machen. Taucht man einen Magneten in eine Drahtspule hinein, so erzeugt bei diesem Bewegungsvorgang sein Magnetfeld in der Spule eine Spannung. Wird der Magnet nicht mehr bewegt, hört auch das „Induzieren" einer Spannung sofort auf.

Der gleiche Vorgang spielt sich nun auch am Wiedergabekopf eines Bandgerätes ab; denn der sich bewegende Magnet wird hier durch die zahllosen magnetisierten Teilchen auf dem vorbeilaufenden Band dargestellt, während sich die erforderliche Spule im Wiedergabekopf befindet. (Abbildung 31). In dieser Spule erzeugen die „Miniatur"-Magneten beim Passieren des Luftspaltes mit ihrer unterschiedlich gerichteten und verschieden starken Magnetisierung im Eisenkern des Kopfes einen sogenannten magnetischen Fluß, der in der Spule einen entsprechenden Wechselstrom zur Folge hat. Dieser ist natürlich wiederum ein genaues Abbild des gespeicherten Signales. Aus dem Gesagten ergibt sich aber auch, daß ein nichtbesprochenes, d. h. unmagnetisches Band keine Nutzspannung im Wiedergabekopf induzieren kann.

Der Magnetkopf läßt die Information vom Band verschwinden

Auch dieser Vorgang beruht auf der Einwirkung eines äußeren magnetischen Feldes auf die magnetische Schicht des Bandes. Der speziell für diesen Zweck vorgesehene Magnetkopf, der sogenannte Löschkopf, ist ähnlich aufgebaut wie Aufnahme- und Wiedergabeköpfe und unterscheidet sich nur durch die Windungszahl der Spule und durch einen größeren Luftspalt. Die Spule des Löschkopfes ist an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen, der ein starkes Magnetfeld erzeugt.
.

Am breiten Luftspalt des Löschkopfes treten dann die Kraftlinien dieses Magnetfeldes glockenförmig aus. Dies ist in Abbildung 32 dargestellt. Vor dem Luftspalt ist die Feldstärke am größten, und sie fällt nach den Seiten hin langsam ab. Das vorbeigeführte Band wird also zunächst mit ansteigender und dann mit abfallender Intensität im Rhythmus der Hochfrequenz ständig ummagnetisiert. Da dies in einem starken Wechselfeld geschieht, sind alle Teilchen der Schicht einer sich stets ändernden Magnetisierungsrichtung ausgesetzt. Nach dem Durchlaufen des Maximums werden die Spitzenwerte der Magnetisierungsstärke immer kleiner, bis schließlich der Punkt Null erreicht ist.

In Abbildung 33 ist dies noch eingehender erläutert. Als Folge bleiben magnetisch neutrale Eisenoxydteilchen in der Schicht zurück. Damit ist das Tonband also gelöscht, und von einer ursprünglich vorhandenen magnetischen Information ist nichts mehr übrig.

Abbildung 33 (rechts)
In diesen beiden Kurvenzügen ist der Vorgang des „Löschens" graphisch demonstriert. Beginnend im Punkt A wächst das Hochfrequenz-Wechselfeld ständig an und erreicht in den Punkten B und C das Maximum. Danach fällt es wieder ab, um bei D den Punkt Null zu erreichen. Dieser ansteigenden und abfallenden Magnetisierungsstärke wird das Tonband beim Vorbeilaufen am Löschkopf ausgesetzt (siehe auch Abb. 32). Die obere Figur zeigt eine Hysteresis-Schleife, die besonders deutlich das stets seine Richtung und Polarität ändernde Wechselfeld erkennen läßt. (Es gilt in dieser Form nur für den ansteigenden Teil, wie auch die gestrichelten Linien deutlich machen.) Die Punkte B und C befinden sich bereits im Sättigungsgebiet.

Beide stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander

Der Zusammenhang dieser beiden Begriffe sei zunächst am Beispiel eines Heim-Tonbandgerätes allgemein erläutert; eine weitere Beschreibung folgt im nächsten Kapitel. Es ist heute möglich, mit einer Bandgeschwindigkeit von 19cm/s praktisch Ton-Aufzeichnungen in Studioqualität herzustellen. Auch mit der halbierten Geschwindigkeit von 9,5cm/s lassen sich noch hohe Ansprüche an die Qualität befriedigen. Selbst eine Bandgeschwindigkeit von 4,75cm/s, wie sie in den Philips Cassetten-Recordern verwendet wird, bringt noch ein Klangbild von recht guter Qualität. Diese Klassifizierung deutet aber auch an, daß Frequenzumfang und Wiedergabequalität von der Bandgeschwindigkeit abhängig sind.