Elektromagnetisch trillende snaren

De e-bow is zo stilaan tot de vaste uitrusting gaan behoren, niet alleen van gitaristen voor wie het werd ontworpen, maar ook voor pianisten en andere meer experimenteel ingestelde musici. De werking van dit eenvoudig stukje elektronika berust of het in feedback brengen van een ferromagnetische snaar middels een koppel elektromagneten. De excitatie van de snaren gebeurt hier dus onder invloed van een extern aangebracht wisselend elektromagnetisch veld. Meer daarover op: http://www.logosfoundation.org/kursus/4047.html .  Op grond van de gegevens bijeenbracht in de fysika met betrekking tot het verschijnsel elektriciteit, blijkt het evenwel ook mogelijk om snaren tot klinken te brengen door ze zelf een met hun resonantiefrekwentie overeenstemmend elektromagnetisch veld te laden opwekken. Hiertoe volstaat het een wisselstroom door de snaar te laten vloeien, waardoor een -zij het betrekkelijk klein- elekromagnetisch veld om de snaar ontstaat. Dit veld staat loodrecht op de snaarlengte zelf, dus in de excitatierichting ervan.

De principiele opstelling voor deze wijze van snaarexitatie, waarbij de snaar zelf deel uitmaakt van de stroomkring,  kunnen we schetsen alsvolgt:

Wanneer we de wisselstroom door de snaar laten vloeien gaat dit onvermijdelijk gepaard met een temperatuurstijging van de snaar (het thermisch effekt van de elektische stroom). Door deze temperatuurstijging zal de toon van de snaar zakken. Om dit binnen redelijke perken te houden raden we aan om bij het uitvoeren van deze proeven te stroom zo te begrenzen dat de snaar niet veel maar dan twintig graden warmer wordt dan de omgevingstemperatuur. Ze moet in elk geval aanraakbaar blijven en mag beslist niet gaan gloeien.

Wanneer we de proef uitvoeren zonder de in de tekening aangeduide permanente magneet, dan is de enige kracht waartegenover de snaar zich zal afzetten uitsluitend die van het aardmagnetisch veld. Die is niet erg groot, waardoor de amplitude van de trilllingen die kunnen worden opgebouwd in de snaar erg beperkt zal blijven. Je kan de tonen wel horen, maar ze zijn erg zacht. Om een veel luider effekt te krijgen, plaatsen we de snaar tussen de polen van een zo breed mogelijke permante magneet. Voor onze proef gebruikten we magneten uit een oude en onder vokaal geweld gesneuvelde bandmikrofoon van Beyer. Halfronde ferrietmagneten uit oude katodestraal monitors of TV toestellen zijn ook bruikbaar. Principieel is dit opzet niet verschillend van dat wat aan de bouw van een luidspreker ten grondslag ligt: bij de luidspreker hebben we een spoel -de spreekspoel- die door een stroom -drager van het signaal- doorlopen wordt en die vrij opgehangen is tussen de polen van een sterke ciclindrische permanente magneet. Om de zaak voor snaren te optimaliseren, zouden we deze over haar gehele lengte tussen de polen van een permanente magneet moeten kunnen plaatsen. Dergelijke lange magneten worden evenwel bij mijn weten nergens vervaardigd...

De in het schema getekende transformator waarmee de extreem lage impedantie van de snaar wordt aangepast aan die van een gebruikelijke vermogens audio versterker (neem een 100 a 200W type), ontworpen voor een 8 ohm luidsprekerbelasting, is niet in de handel verkrijgbaar maar wel erg eenvoudig zelf te wikkelen. Ga uit van een oude uitgangstransfo uit een 200W buizenversterker bvb. of van een toroidale voedingstransfo met een wikkeling van 20 tot 30V bij een stroom van 6 tot 10A, en wikkel daar een extra wikkeling op bestaande uit 4 tot 10 wikkelingen (afhankelijk van de snaardikte, lengte en de elektrische weerstand van de snaar) heel dik koperdraad (6mm2 of meer).

Geen enkel ons bekend muziekinstrument maakt van de hier geschetste metode van klankopwekking in snaren gebruik. Niettemin is de techniek goed bruikbaar voor audio art projekten (het klinkt heel magisch) en voor moderne uitvoeringen van de aeolus harp. De techniek is ook heel goed bruikbaar voor de uiterst nauwkeurige bepaling van de spektraaltonen van een gegeven elektrisch geleidende snaar. Merk op dat voor deze metode van klankopwekking de snaar niet hoeft te bestaan uit ferromagnetisch materiaal. Inox, messing enz. werkt ook, zolang het maar een geleidend materiaal betreft. Hoe lager de soortelijke elektrische weerstand van het snaarmateriaal, hoe minder energie in warmte zal verloren gaan. Daarom zullen messing snaren (zoals gebruikt in klavecimbels en klavikorden) het beslist beter doen dan inox snaren.

PS: vele praktische proeven met deze techniek voerden we zelf uit in het kader van ons onderzoek naar metodes om automatische strijkinstrumenten te bouwen. (cfr. <Hurdy>, onze automatische draailier). Het blijkt inderdaad mogelijk gebruik makend van twee elektromagneten het effekt van een mechanisch gestreken snaar te bereiken. De hierboven beschreven techniek pasten we in Hurdy evenwel niet toe, vanwege de moeilijkheid om de verwarmde snaar exakt op stemming te houden.

dr.Godfried-Willem Raes