Sinusförmige Signale Klasse N

Richtig ist B:

Wechselspannung heißt: die Spannung wechselt ihr Vorzeichen, die Kurve läuft also durch die Nulllinie und auch darunter. Sinusförmig sagt mehr als das, nämlich WELCHE Form sie dabei hat. Der Sinus ist überall rund, hat keine Ecken und keine geraden Stücke, und steigt genauso, wie er fällt. Das ist nicht nur Schönheit: der Sinus ist die einzige Kurvenform, die aus einer einzigen Frequenz besteht. Jede Ecke und jeder Sprung in einem Signal bedeutet, dass Oberwellen mit darin stecken — deshalb ist der Sinus der Maßstab, an dem man Netzspannung und unmodulierten Träger beschreibt.

Kniff: Zwei Prüfungen genügen. Erstens: geht die Kurve auch unter die Nulllinie? Beim Sägezahn nicht, damit ist er schon keine Wechselspannung. Zweitens: gibt es irgendwo eine Ecke, eine Spitze oder ein gerades Stück? Beim Rechteck und beim Dreieck ja. Übrig bleibt die eine Kurve, die überall rund ist. Die häufigste Verwechslung ist das Dreieck, weil es genauso hoch und genauso tief geht wie der Sinus — es unterscheidet sich nur in den geraden Flanken und den spitzen Umkehrpunkten.

Kniff: Die beiden Pfeile stehen senkrecht zueinander, und daran entscheidet sich alles: ein senkrechter Pfeil misst eine Höhe, ein waagerechter eine Länge auf der Ortsachse. Pfeil 1 zeigt von der Nulllinie bis zum Maximum — das ist die Amplitude, der größte Wert, den die Feldstärke erreicht. Gefragt ist nach 1, nicht nach 2. Zwei der angebotenen Begriffe, Frequenz und Periode, sind überhaupt keine Längen im Bild: beide brauchen eine Zeitachse, hier steht aber „Ort“ an der waagerechten Achse.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Wellenlänge – Die Wellenlänge ist der Abstand, nach dem sich die Welle im Raum wiederholt — das ist der waagerechte Doppelpfeil, also Markierung 2, und damit die Antwort auf die Nachbarfrage NB403. Pfeil 1 steht senkrecht und misst eine Höhe, keine Länge auf der Ortsachse.
• Frequenz – Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz. Sie ist keine Strecke und lässt sich in dieser Zeichnung gar nicht einzeichnen, denn die waagerechte Achse ist der Ort, nicht die Zeit.
• Periode – Die Periode ist die Dauer einer vollständigen Schwingung, also eine Zeit. Auch sie bräuchte eine Zeitachse. Selbst wenn man sie als Strecke ins Bild bringen wollte, wäre es der waagerechte Pfeil 2 — die räumliche Entsprechung heißt dort Wellenlänge.

Kniff: Pfeil 2 liegt auf der Ortsachse, misst also eine Strecke im Raum, und zwar genau die Strecke, nach der sich das Bild der Welle wiederholt. Das ist die Wellenlänge. Der häufige Fehler ist, die Wellenlänge am falschen Punkt anzusetzen, etwa von einem Nulldurchgang bis zum nächsten — das wäre nur eine halbe Wellenlänge. Hier ist der Pfeil richtig gesetzt: von einem aufsteigenden Nulldurchgang bis zum nächsten aufsteigenden. Die anderen drei Begriffe passen schon deshalb nicht, weil sie keine waagerechte Strecke bezeichnen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Strom – Strom wird in Ampere gemessen und ist keine Länge. Außerdem steht an der senkrechten Achse „Feldstärke“: gezeichnet ist die Feldstärke einer elektromagnetischen Welle, nicht der Strom in einem Leiter. Der waagerechte Pfeil misst eine Strecke auf der Ortsachse.
• Spannung – Spannung wird in Volt gemessen und wäre, wenn überhaupt, an der senkrechten Achse abzulesen — dort steht aber „Feldstärke“. Ein waagerechter Pfeil auf der Ortsachse kann keine Spannung darstellen, sondern nur eine Länge.
• Amplitude – Die Amplitude ist der senkrechte Abstand von der Nulllinie bis zum höchsten Punkt der Kurve, also Markierung 1 und damit die Antwort auf die Nachbarfrage NB402. Gefragt ist hier nach 2, dem waagerechten Pfeil.

Kniff: Die Richtung des Pfeils entscheidet. Ein senkrechter Pfeil misst etwas auf der U-Achse, also eine Spannung; ein waagerechter Pfeil misst etwas auf der t-Achse, also eine Zeit. Pfeil 1 ist senkrecht und reicht von der Null-Linie bis zum höchsten Punkt — das ist die Amplitude, der größte Ausschlag nach einer Seite (auch Spitzenwert genannt). Wichtig: die Amplitude wird von der Null-Linie aus gemessen, nicht von Tal bis Berg; das wäre der doppelte Wert.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Periode – Die Periode ist die Dauer einer vollständigen Schwingung, also eine Zeit. Sie liegt waagerecht auf der t-Achse und ist in dieser Zeichnung der Pfeil 2. Pfeil 1 steht senkrecht und kann daher keine Zeit sein.
• Frequenz – Die Frequenz zählt, wie viele Schwingungen in einer Sekunde stattfinden; sie wird in Hertz angegeben. Sie ist keine Strecke im Bild, sondern wird aus der Periodendauer berechnet: Frequenz = 1 / Periode. Man kann sie also gar nicht mit einem Pfeil markieren.
• Wellenlänge – Die Wellenlänge ist die Länge einer Schwingung im Raum, gemessen in Metern längs der Ausbreitungsrichtung. Die waagerechte Achse hier ist aber die Zeit t, kein Weg. In einem Oszillogramm kommt keine Wellenlänge vor.

Kniff: Pfeil 2 liegt waagerecht, also auf der Zeitachse; gesucht ist damit eine Zeitangabe. Er umfasst genau ein vollständiges Auf und Ab, nämlich einen Berg und ein Tal. Diese Dauer heißt Periode oder Periodendauer. Der Trick liegt im Startpunkt: gezählt wird von einem Nulldurchgang bis zum nächsten Nulldurchgang in derselben Richtung. Nur von einem Nulldurchgang zum unmittelbar folgenden wäre lediglich die halbe Periode.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Amplitude – Die Amplitude ist der größte Ausschlag von der Null-Linie aus, also eine Spannung. Sie steht senkrecht und ist hier mit Pfeil 1 markiert. Pfeil 2 liegt waagerecht.
• Spannung – Eine Spannung wird auf der senkrechten Achse abgelesen, die ja mit U beschriftet ist. Pfeil 2 liegt genau auf der Null-Linie und verläuft waagerecht, überstreicht also keinen Spannungsbereich, sondern eine Zeitspanne.
• Strom – Von Strom ist in dieser Zeichnung nirgends die Rede: die senkrechte Achse ist mit U beschriftet, also Spannung, nicht mit I für Stromstärke. Und selbst ein Strom wäre ein senkrechter Wert, kein waagerechter.