Der KOSMOS Radiomann




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Vom Gebirg zum Ozean,
alles hört der Radiomann.




Ein spezieller Dank für Bilder und Infos geht an ungenannte Sammler.





Dieser legendäre Baukasten war hoch motivierend. Zwar gab es manchmal abenteuerlich anmutende physikalische Erklärungen, aber das war der Preis für schülergerechte Didaktik. "Strenge Wissenschaftlichkeit" für das anvisierte Zielpublikum (Sekundarstufe 1) war ja nicht beabsichtigt. Motivation und hervorragende Didaktik sind Wilhelm Fröhlich in höchstem Masse gelungen. Der Baukasten war für uns Schüler ein echter Zauberkasten, der uns ein "geheimes" Tor zur weiten Welt aus unserer Bastelbude und allgemein zu den Naturwissenschaften öffnete. Für unzählige Schüler waren die KOSMOS-Experimentierbaukästen wegweisend für die Berufswahl.


Kurzbiografie zu Wilhelm Fröhlich (Bild links):

Nach dem Seminar in Kreuzlingen war Wilhelm Fröhlich ( geb. 21.11.1892 in Buch bei Happerswil/Schweiz, gestorben 21.10.1969 in Kreuzlingen am Bodensee ) Volksschullehrer von 1911 bis 1914 in Zezikon, Sekundarlehrer in Kreuzlingen von 1916 bis 1958. Er hat für die Entwicklung dieser Baukästen im Jahr 1957 von der Universität Bern den Ehren-Doktortitel (Dr. h.c. Wilhelm Fröhlich) erhalten und 1966 die "Wilhelm-Boelsche-Medaille" des KOSMOS-Verlages.

Wilhelm Fröhlich wollte abstrakten Stoff durch eigene Experimente erfahrbar machen (Arbeitsschule). Dies erreichte er u. a. durch Entwicklung einfacher und vielfältig verwendbarer naturwissenschaftlicher Gerätschaften [KOSMOS-Baukästen] zu einem auch für "Landschulen in einfachsten Verhältnissen" bezahlbaren Preis. Dazu verfasste er auch in didaktischer Hinsicht exzellente Anleitungsbücher. Fröhlich konnte sich gut in die Welt seiner Schüler versetzen, war aber gleichzeitig ein leistungsorientierter Pädagoge.

Das folgende Bild (Ende der 1920er Jahre) vermittelt einen Einblick in solcherlei gestalteten Unterricht:



Wilhelm Fröhlich hat schon früh begonnen (in den 1910er Jahren), für seinen Unterricht an der Sekundarschule in Kreuzlingen Material und Versuche zu entwickeln, die sich hinsichtlich Preis und Verwendbarkeit für Schülerversuche eigneten. Bei einem Besuch in Stuttgart vereinbarte er 1920 mit der Kosmos-Lehrmittelabteilung eine Zusammenarbeit, wozu er seine Geräte in Baukästen zusammenfasste und dazu Anleitungen schrieb. 1932 erschien Fröhlichs «Kleine Naturlehre für Volksschulen» in der sechsten Auflage. Sie trägt den Untertitel «Physik- und Chemie-Unterricht im Sinne der Arbeitsschule für einfachste Schulverhältnisse unter Benützung der KOSMOS-Baukästen». Fröhlichs Einsatz galt einem Unterricht, der Abstraktes visualisiert und erfahrbar macht.




Alle wesentlichen Versuche aus dem Anleitungsbuch können auch heute noch mit Material aus der "Bastelkiste" durchgeführt werden, wie weiter unten noch beschrieben wird. Wer keine DM 300 Röhre hat, kann für Radiomann-Versuche ohne weiteres heute noch leicht beschaffbare Typen nehmen: ECC 85 [beide Triodensysteme parallel schalten], EF 80 u.v.a. . Mit Anodenspannungen ab ca 35 Volt funktioniert das gut. (Für die Rückkopplungsspule 40 muss wahrscheinlich eine andere mit viel weniger Windungen [z. B. 5] hergestellt werden, wegen der grösseren Verstärkung der moderneren Röhren).


Zur Anwendung kam beim Radiomann die (sogenannte Raumladegitter-) Röhre DM 300 . Im Gegensatz zum ursprünglichen (Raumladegitter-)Typ DM 300 von Radiorecord (ab 1927) war diese "Radiomann"- DM 300 eine im innern Aufbau modifizierte Version ebenfalls von Radio Record, speziell für KOSMOS hergestellt (da die urpsrünglich von KOSMOS verwendete RE 074d von TELEFUNKEN nicht mehr lieferbar war). Es existieren also zwei Typen DM 300 Röhren. Die DM 300 wurde stillschweigend aber NICHT mehr als Raumladegitterröhre (wie ihre Vorgängerin RE 074d) , sondern als gewöhnliche Tetrode geschaltet. Man hat einfach die Gitteranschlüsse beim Sockelstift und bei der Seitenschraube getauscht - und (fast) niemand hat's gemerkt...


Siehe dazu den folgenden etwas weiter unten folgenden professionellen Link, der folgendes behandelt:

RE074d

DM 300 1. Serie

DM 300 2. Serie

EF 98


Hier also der erwähnte interessante Link:

Die Röhren des KOSMOS Radiomann




Der Beginn mancher wissenschaftlichen Laufbahn...:




1. Auflage: 1934 bis 5. Auflage: 1942
6. Auflage: 1947 bis 12. Auflage: 1959

In den folgenden Ausgaben des Baukastens wurde dann die (Autoradio-) Röhre EF 98 der 50er Jahre (und ein Transistor eingesetzt), die indirekt geheizt wurde, womit einfache Trafo-Speisung der Heizung möglich wurde. Dafür war es dann in diesen neuen Auflagen des RADIOMANN mit den Sender-Versuchen (Summer- und Röhrensender) aus.

Der KOSMOS Radiomann und sein Anleitungsbuch (hier: 11. Auflage)

Ein Blick in den "Wunderkasten":



Für Nachbauten eine Massangabe zu obigem Bild:

Die Grundplatte 1 (Weissbuche) hat die Masse [cm] 16 x 12 x 2, das Summerbrett 15.8 x 8 x 1.2 ; Damit ist der Massstab gegeben und es können auch die Spulen, der Drehkondensator usw. umgerechnet werden. Für die Spulen kann man sich unter folgendem Link ein 1 : 1 Schnittmuster herunterladen. Druckt man [Adobe-Reader-Einstellung --> Seitenanpassung --> keine !!] auf DIN A4, erhält man ein 1:1 - Schnittmuster für zwei Radiomann-Spulenkörper. Zwei Ecken sind nicht wie in der Vorlage abzuschneiden. Dies war nur so bei den Spulenkörpern des seltenen Zusatzgerätes 3C. Spulenkörper (pdf-Datei)



Originaltexte (11. Auflage):
"Radiomann ist der gelehrteste unter seinen Brüdern (...). Da sitzt er vor seinem schönen Gerät [in seinem Dachkämmerlein]; in dem umgelegten Kopfhörer vernimmt er die Stimmen ferner Länder so schön und rein, wie vielleicht kaum an einem viel teureren Empfänger..."

Ein Streifzug durch das Anleitungsbuch:

Bildchen zur Vergrösserung anklicken!

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Stromkreis
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Elektromagnetismus
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Anwendung 1
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Anwendung 2
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Mikrofon 1
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Mikrofon 2
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Schwachstrom 1
Hörertest
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Schwachstrom 1
Hörertest
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Leitungs-Test
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Hochohm-Widerstand
Gitterableitung
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Test Heizwiderstand
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Stricknadeln
magnetisieren für
Kohärer/Fritter
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Köhärer/Fritter
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Funkenerzeugung
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Hörempfang
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Funken-Sender
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Kristallempfänger
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Schnellfunken-
Sender
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Auf der Suche
nach Radiowellen
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Wir hören
Musik!
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Verbesserter
Kristallempfänger
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Funktion der
Radioröhre
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Funktion des
Gitterkondensators
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Sinn des Gitter-
Aaleitwiderstandes
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Audion-Empfänger
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Die Rückkopplung
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Parallel-
Schwingkreis
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Musik-Sender

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Es werden hier (etwas modifiziert) einige Originale und entsprechend nachgebaute Geräte gezeigt.



Funkempfänger/Kohaerer (Vorbild und Ersatzaufbau)




Auch der Kohaerer/Fritter für die Aufnahme dieser Wellen kann problemlos (normale Eisenfeilspäne!) nachgebaut werden.
Zwei magnetisierte ca 1 m lange Eisendrähte (Schweiss-Stäbe) mit einer ca. 2 mm langen Feilspanbrücke dazwischen funktionieren ausgezeichnet.

Die beiden folgenden Bilder zeigen gesamthaft und im Detail einen Fritter-Empfänger. Die Eisenfeilspäne sind in der kleinen Lücke zwischen den beiden Dipolstäben. Die Spulen trennen die Hochfrequenz vom Lämpchenteil etwas ab. Das Lämpchen ist ein Typ OSRAM 3.8 V 0.07 A (wie einst im Radiomann enthalten). Statt einer Batterie wird ein 3 Volt-Netzadapter verwendet.









Obiger Versuch mit der Feilspanbrücke (Fritter, Kohärer, Eisenpulver) wird in folgendem Kurzvideo nachgestellt. Sobald Radiowellen beim Empfänger eintreffen, leuchtet das Lämpchen. Für einen neuen Versuch muss die Feilspanbrücke jeweils erschüttert werden. So können (im Gegensatz zum Video) mindestens 10 Meter überbrückt werden.



Ein kommerzieller Fritter/Kohaerer:






Funkensender (Vorbild und Ersatzaufbau)






Ein elektromechanischer Summer (z.B. aus einem alten Spielzeugtelefon oder ein sinnvoll als Wagner'scher Hammer geschaltetes kleines elektromagnetisches Relais) kann - mit Antenne und "Erde" (Gegengewicht) versehen - durch seine kleinen Funken als Funksender benutzt werden.

Schaltung mit Relais:

Zwischen den Dipolstäben liegt die Funkenstrecke und sonst nichts! (Wer statt des Relais ein Gleichstrommotörchen nimmt, hat noch die Ankerwicklung dazwischen, was "unsauber" ist).



Das nachgestellte Radiomann-Summersender-Experiment:


Folgendes Bild zeigt den bereits vorgestellten Summersender (Wagnerscher Hammer) mit den beiden Antennen-Stäben und der Morsetaste:




Folgendes Bild zeigt den sehr einfachen Kristallempfänger in einem Nebenzimmer in etwa 10 m Abstand.



Im Folgenden eine Tonaufnahme parallel zum Kopfhörer, wie im Original nicht sehr laut, denn der Empfänger hat bekanntlich keine Stromversorgung und "lebt" nur von der aufgenommenen Energie der Radiowelle:






Eine stärkere Wirkung erhält man mit einem entsprechenden Aufbau mit zwei Autozündspulen und einem Unterbrecher (oder mit dem legendären KOSMOS-Funkeninduktor):





Die Funkenstrecke sollte man mit Kugeln (siehe Autozündspulen-Bild) aufbauen. Dies ergibt höchstmögliche Durchbruchspannung, also höchste Stossenergie an den Schwingkreis oder Dipol, bei gleichzeitig minimaler Funkenlänge, wodurch der Widerstand der Funkenstrecke möglichst klein bleibt und so die Dämpfung verringert. Sehr gut ist auch die Einbettung der Elektroden in Öl, dann kann man den Abstand nochmals verringern. (Trick von Righi).

Hinter den beiden Autozündspulen ist noch ein Zerhacker aus einem Röhrenautoradio mit 'Funkenlöschkondensator' zu sehen. Dieser ist wichtig, denn ohne ihn sind sekundärseitig nur kleine Funkenstrecken möglich und dies bei übermässigen Kontaktabbrand am Unterbrecher! Das ist so, weil beim Oeffnen des Unterbrecherkontaktes an diesem eigentlich ein kräftiger Funkenüberschlag stattfinden würde, was ein zu langsames Abklingen des Stromes und damit geringere Induktionswirkung und auch Energieverlust mit sich bringt. Wenn jetzt aber der Stromkreis unterbrochen wird, weil die beiden Kontakte auseinander gehen, lädt der Strom statt 'über zu schlagen' den Kondensator auf, bis dieser aufgeladen ist. Mittlerweile ist der Unterbrecherkontakt aber schon so weit geöffnet, daß am Unterbrecher kein Funke mehr überspringen kann. Der Wert des Kondensators ist recht kritisch: Er darf nicht zu klein sein, damit der Spannungsaufbau nicht dem Grösserwerden des Kontaktabstandes zuvorkommt und es trotzdem Ueberschlag gibt, er darf aber auch nicht zu gross sein, um den Strom nicht zu langsam nach Null gehen zu lassen, was die Induktionswirkung auch wieder verschlechtern würde. Der optimale Wert hängt sehr vom jeweiligen Aufbau ab und ist durch Versuch zu ermitteln (um 0.1 /uF, natürlich kein Elko). Genauere Beschreibung dieser Wirkungsweise: http://de.wikipedia.org/wiki/Funkeninduktor




Interessanter Link zu Funkenindiktor, Kohärer, Fritter u. Co. im ELektronik-Kompendium "das ELKO":



Kleiner Einschub: Ein exklusiver Nachbauvorschlag:

Aus Funkschau Heft 9/10 Sept./Okt. 1944: Ersatz des Detektorkristalls mit Drahtspitze durch einen Nagel mit Bleistiftspitze. Hier erfolgreich getestet an einem Versuchsaufbau für Kurzwelle. Das läuft abends auf Mittelwelle (mit anderer Spule natürlich) auch sehr gut.



Eine (weiche) Bleistiftspitze drückt äusserst (!!) fein auf einen Nagel: Man erreicht so auf einem Detektorgerät ohne weiteres die halbe Lautstärke gegenüber einer Diode!


Detektor-Empfänger ( Vorbild und Nachbau )








Was heute wenig bekannt ist: Solche Geräte benötigen weder Batterie, noch Netzanschluss. Sie leben einzig von der "aus der Luft" eingefangenen Energie der Radiowellen!


Audion-Empfänger (Anleitungsheft, Original, Rekonstruktion)

("Ganz Europa spricht zu uns...")










Hier wurde zur Erhöhung der Trennschärfe und zum Erfassen des gesamten Mittelwellenbereiches zusätzlich eine Antennenspule eingefügt. Mit diesem Hochleistungsempfänger konnte/kann abends und nachts ganz Europa gehört werden!
An Stelle der Röhre EF 98 kann auch z.B. eine ECC 85 eingesetzt werden (beide Triodensysteme parallel schalten!). Das läuft bei ca. 30 Volt Anodenspannung beim abgebildeten Gerät einwandfrei, obwohl die Röhre für 250 Volt Anodenspannung konzipiert ist. Dasselbe gilt uneingeschränkt für z.B. EF 80, EF 85, EF 89 (=noch weitherum vorhandene Röhren). Audion-Empfänger verlangen geradezu eine wesentlich tiefere Anodenspannung, als beim "Hochvolt-Röhrentyp" vorgesehen, damit bei positiven Halbwellen am Gitter sofort starker Gitterstrom eintritt "da die Anode nur noch schwach saugt und dem Gitter viel übrig lässt :-)". Zur Erinnerung: Die positive Halbwelle am Gitter gibt Gitterstrom, die negative nicht, was zur Gleichrichtung und damit zur Demodulation führt. Diese demodulierte und durch den Gitterkondensator geglättete Spannung liegt auf Grund der Schaltung am Gitter und wird als NF verstärkt. Der Gitterkondensator dient aber auch zur Zuführung der HF an das Gitter, damit "gleichgerichtet werden kann". Resthochfrequenz (die Glättung ist nicht absolut) wird ebenfalls verstärkt und für die Rückkopplung zur Entdämpfung des Schwinkreises benutzt, was Super-Empfindlichkeit und rel. hohe Trennschärfe ergibt. Die Schaltung ist tatsächlich genial!

"Audion" [lat.: audire: hören] wird überwiegend im Sinne einer (Röhren-)Schaltung verstanden, die der "Hörbarmachung" einer Radiosendung durch Demodulation einer amplitudenmodulierten Hochfrequenzschwingung dient. Die Audionschaltung bedeutete ab etwa 1915 einen grossen Fortschritt gegenüber dem Detektorempfänger, bei dem diese Aufgabe durch ein Bauteil aus Halbleiterkristall und Drahtspitze wahrgenommen wurde, was oft eine Neueinstellung erforderte. Das Audion kennt diesen Nachteil nicht und weist zusätzlich eine Verstärkerwirkung auf, was gegenüber dem Detektorempfänger allerdings mit einer notwendigen Betriebsenergieversorgung (Akku, Batterie, Netzgerät) erkauft wird. Die Leistung des Audions lässt sich durch eine Rückkopplung massiv steigern. Erst mit der Rückkopplung erlangte das Audion seine überragende Bedeutung. Dabei wird ein Teil der mitverstärkten Hochfrequenz auf den Eingangskreis "rückgekoppelt", wodurch dieser entdämpft wird. Dies bedeutet eine starke Erhöhung der Trennschärfe und Empfindlichkeitssteigerung. Mit einer einzigen Röhre konnten so schon in den 1930er-Jahren Lang- und Mittelwellensender aus ganz Europa, Kurzwellensender aus der ganzen Welt gehört werden. Trotzdem wurde das Audion durch das bis heute gängige Superhet(-erodyne)-Empfangsprinzip ("Überlagerungsempfänger") abgelöst. Dies nicht zuletzt wegen der für Laien etwas anspruchsvollen Bedienung der Rückkopplung. Für Bastler bietet das Audion aber auch heute die Möglichkeit, mit wenig Aufwand einen leistungsfähigen Rundfunkempfänger zu bauen, der in Verbindung mit einer Rückkopplung sogar SSB- und CW-Empfang [Amateurfunk] ermöglicht. In Verbindung mit einem PC kann das Audion auch digitalen Rundfunk (DRM) hörbar machen.

Röhren-Sender



Das Bild zeigt das Original aus dem Anleitungsbuch an ein Grammophon angeschlossen. Damit war es möglich, das Wohnquartier mit einem eigenen Radioprogramm zu versorgen! Der Aufbau entspricht weitgehend dem vorangehenden Audion-Empfänger. Man arbeitete einfach mit angezogener Rückkopplung und schon wurde aus dem Empfänger ein Sender...


Hier ein stilechter solcher Aufbau von Wolfgang Holtmann. Statt auf die Gitterleitung wird die Niederfrequenz transformatorisch in die Anodenleitung eingespeist. Die Gittereinspeisung bei KOSMOS war eine (geniale) (Not-)Ersatzlösung, weil kein Übertrager zur Verfügung stand:





Wenn man mit 30...50 Volt Anodenspannung arbeitet, gehen an Stelle der DM 300 auch eher vorhandene Röhren wie EF 80, EF 85, EF 89, ECC 85 (parallel) usw. gut. Bei Senderschaltungen und Anodeneinspeisung aber als Triode geschaltet!

Zum heiklen Thema Sendeversuche:

Der 4. Radiomann-Auflage (1940) lag ein Zettel bei (ob wohl je eine Schule einen Antrag gestellt hat ...):



Der nächsten (5.) Radiomann-Auflage von 1942 dürfte ein Beiblatt mit einem ähnlichen, bzw. noch deutlich verschärften Inhalt beigelegen haben, denn der deutschen Kundschaft war nicht nur das Senden, sondern vor allem auch das "Abhören von Feindsendern" mitten im 2. Weltkrieg verboten!

Diese Zettel dürften sich allerdings recht schnell verflüchtigt haben...

Auch für käufliche Rundfunkgeräte gab es eine "Beilage": Ein Ausdruck auf Pappe und ausgeschnitten wurden diese Hinweise vorne an einer Achse (Poti, Drehko usw.) käuflicher Radiogeräte befestigt:



Kleiner historischer Exkurs:

Zum Thema Auslandempfang

Das folgende Radio-Sende-Spiel von 1942 ist eine interessante Dokumentation aus jener Zeit:

Es zeigt:
  • Meinungsmanipulation, wie es sie überall und immer - auch heute - gibt, hier am Beispiel des Dritten Reiches.
  • Die historischen Standorte "genehmer" und "nicht genehmer" Radiosender.
  • Die Gewichtung der "Gefährlichkeit" jener Sender.
  • Die damals weitverbreitete Nutzung terrestrischen Fernempfanges (im Gegensatz zum heute üblichen Empfang gerade mal eines UKW-Ortssenders).
Verkleinerte Darstellung des Würfelspiels:





Etwas für Puristen:

Nebenstehendes Bild wurde im Anleitungbüchlein mit "Langwellenempfang" betitelt. Langwellensender konnten aber natürlich nicht gehört werden. Es kamen einfach neue Mittelwellensender zum "langwelligen" Mittelwellenband-Ende hin (Stuttgart, Beromünster). Dazu ist aber folgendes zu sagen:

Als der Radiomann Ende der 1920er-Jahre entwickelt wurde, gab es noch gar keine Unterteilung in das heutige Mittelwellen- und Langwellenband. Viele Sender (z. B. Hönggerberg/Zürich) sendeten auf Wellen zwischen dem späteren (und heutigen) Mittel- und Langwellenband. Mit "Langwellen" meinte Fröhlich damals wohl "längere Wellen" (im Radiobereich), empfangbar mit dem Parallelschwingkreis, gegenüber den "kürzeren Wellen" im Radiobereich, empfangbar mit dem Serieschwingkreis).

Physikalisch steckt folgendes dahinter:

Jede Spule bildet zusammen mit der Antenne und der Erde einen Schwingkreis, auch ohne Drehkondensator (die Antenne/Erde-Kapazität ist der Kondensator [ca 20 bis 1000 pF]). Das ergibt bereits eine Eigenresonanzfrequenz, die durch einen zugefügten Drehkondensator nun verschoben werden kann. In der Serieschaltung wird die Antennenkapazität dabei "künstlich erniedrigt", in der Parallelschaltung dagegen " künstlich erhöht". Nur unter Anwendung beider Schaltungsarten war bei der direkten Antennenankopplung der gesamte Mittelwellenbereich zu überstreichen. Dies allerdings mit einer Lücke zwischen den beiden Bereichen. Begründung dieser Lücke: Sie entsteht, weil es keinen realen Drehkondensator regelbar von 0 bis "unendlich" pF gibt. Ein realer Drehko geht von etwa 20 ... 500 pF. Er verschiebt also in der Parallelschaltung sogar ganz ausgedreht die Frequenzgrenze bereits etwas nach unten und in der Serieschaltung sogar ganz eingedreht bereits etwas nach oben. (Diese Lücke kann man natürlich durch Austausch der Spulen 60 und 40 oder durch Veränderung der Antennenlänge verschieben).

In späteren Auflagen wurde beim Detektorempfänger die Antenne mit einer zweiten Spule induktiv an den Schwingkreis angekoppelt, wodurch dieses Problem gelöst war, siehe folgendes Bild:




Für das Rückkopplungsaudion war zu diesem Zweck aber keine Spule mehr frei.

Für Empfang im heutigen Langwellenband müsste die "Spule 60" statt 60 ganz ungefähr 200 Windungen haben.

Selbst 1934 erfolgten im Luzerner Wellenplan noch 10 Wellenlängen-Zuteilungen im Bereich 300 - 500 kHz (darunter auch Genf!). Dies liegt heute im Bereich zwischen Mittel- und Langwelle. Der Name "Langwelle" war also zur Zeit der Entwicklung und Einführung des Radiomanns noch nicht belegt:





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