Amplitude

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Die Amplitude ist die physikalische Bezeichnung für die maximale Auslenkung einer Schwingung bzw. einer Welle aus der Ruhelage. Bei idealen periodischen Schwingungen (zum Beispiel sinusförmig, rechteckförmig, dreieckförmig, sägezahnartig) ist die Amplitude konstant. Bei nichtperiodischen Schwingungen kann sich die Amplitude ändern. Bei gedämpften Schwingungen nimmt die Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit ab.

Das Doppelte der Amplitude, also der Unterschied von Maximum und Minimum einer Welle, wird als Wellenhöhe oder, im Kontext der Elektrotechnik, als Spitze-Spitze-Wert bezeichnet.

Harmonische Schwingung

Impulsamplitude

Umgangssprachlich charakterisiert die Amplitude die Stärke eines Signals bzw. die Intensität. Der Nennwert einer elektrischen Wechselgröße ist der Effektivwert.

[Bearbeiten] Beispiele

Ein Pendel schwingt von rechts nach links und zurück. Die Distanz zwischen folgenden beiden Punkten ist die Amplitude der Schwingung:
- der Punkt der Pendelbewegung, in der das Pendel die größte Auslenkung hat und seine Bewegungsrichtung umkehrt,
- der Punkt, in dem das Pendel hängt, wenn es in Ruhe ist (Bezugspunkt)
Bei einer Schallwelle konstanter Frequenz und Form wird die Amplitude als Lautstärke (Lautheit) wahrgenommen. Sie bewegt als Schalldruckamplitude das Trommelfell oder die Mikrofonmembran und wird vom Mikrofon in die Spannungsamplitude umgewandelt; Die wahrgenommene Lautstärke ist allerdings auch von der Frequenz und Signalform abhängig. siehe Schallfeldgröße.
Bei Lichtwellen ist die Amplitude normalerweise nicht direkt messbar, stattdessen wird die Intensität gemessen. Auch die Wahrnehmung der Helligkeit durch das Auge ist intensitätsabhängig; siehe Energiegröße.
Der Unterschied zwischen den Durchschnittstemperaturen des wärmsten und kältesten Monats im Jahresverlauf an einem bestimmten Ort wird als Temperaturamplitude bezeichnet.

Beispiel Valencia/Spanien:

Wärmster Monat: August (24,6 °C)
Kältester Monat: Januar (10,3 °C)

Temperaturamplitude: 24,6 °C − 10,3 °C = 14,3 °C

In kontinentalen Klimaten ist die Temperaturamplitude normalerweise sehr groß, in maritimen recht klein.

In der Mikroskopie versteht man unter „Amplitudenobjekten" Objekte, die eine unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit aufweisen.

[Bearbeiten] Gleichanteil

Harmonische Schwingung mit Gleichanteil

Der Gleichanteil ist entweder tatsächlich vorhanden oder entsteht durch eine Verschiebung des Koordinatenursprungs. Bei realen Messungen kann man versuchen, den Gleichanteil zu minimieren, indem man den Koordinatenursprung entsprechend festlegt, zum Beispiel durch Justage oder in der Elektronik durch Anwendung eines Hochpasses. Durch Drift und durch Messfehler kann sich der reale Koordinatenursprung verschieben.

Außerdem hängt der Koordinatenursprung bei Potentialmessungen von den Messpunkten ab. Beispielsweise kann man bei einer Schaukel die Messung gegenüber der Erdoberfläche oder gegenüber dem tiefsten Punkt der Schaukel durchführen. Die Verschiebung des Messursprungs kann in alle Koordinatenrichtungen erfolgen. Das entspricht einer Koordinatentransformation. Um die Amplitude (näherungsweise) zu bestimmen, muss man den Mittelwert zwischen den Maximalausschlägen ermitteln.

Mit bloßem Auge ist in dem Bild zu erkennen, das sich die positive und die negative Auslenkung in der Darstellung unterscheiden.

Tatsächlich kommt diesem nur auf den ersten Blick einfachen Ergebnis eine philosophische Bedeutung zu, denn die Größe Amplitude bezieht sich auf Messwerte, die zu verschiedenen Zeiten ermittelt wurden. Der eine Messwert (Maximalwert) unterstellt, dass ein periodisches Signal existiert; der andere Messwert (Mittellage) ist der Bezugswert und unterstellt, dass dieses Signal zu diesem Zeitbunkt nicht existiert (einen Wert von Null hat). Die Differenz zwischen den Messwerten unterstellt, dass sich bei dem in der Zeit verändernden Signal diese beiden Messwerte nicht nicht verändern.

Der Maximalwert ist ein Augenblickswert. Und ein Augenblickswert ist der Mittelwert über einen möglichst kleinen Zeitraum (Spaltmodell). Der Gleichanteil hingegen bezieht sich auf einen möglichst großen Zeitraum. Moderne Multimeter benutzen einen Trick und bilden eine lineare Summe von sehr vielen Messwerten über eine ganze Anzahl von Perioden, um den Gleichanteil zu bestimmen.