Przetwornik gitary elektrycznej nie jest mikrofonem skierowanym na strunę
Klasyczny magnetyczny pickup gitary elektrycznej nie musi odbierać dźwięku rozchodzącego się w powietrzu. Magnes w przetworniku wytwarza pole, które magnetyzuje ferromagnetyczną stalową strunę. Gdy struna drga, zmienia rozkład strumienia magnetycznego przez cewkę pickupu, a zgodnie z prawem Faradaya w uzwojeniu pojawia się napięcie. Sygnał elektryczny odpowiada ruchowi struny i trafia do wzmacniacza. Dlatego gitara elektryczna może wytwarzać silny sygnał z drgań struny, choć sam korpus i powietrze wcale nie muszą być głośne jak w gitarze akustycznej.
Magnes przygotowuje układ
W typowym przetworniku znajdują się magnesy trwałe i cewka z wieloma zwojami cienkiego przewodu. Pole magnesu obejmuje stalową strunę i powoduje jej częściowe namagnesowanie. Gdy struna jest nieruchoma, strumień przez cewkę jest w przybliżeniu stały i nie powstaje sygnał zmienny odpowiadający muzyce.
Drganie zmienia strumień
Po szarpnięciu struna przemieszcza się w polu, a jej położenie i kształt względem bieguna przetwornika zmieniają się w czasie. To powoduje zmianę pola przechodzącego przez cewkę. Prawo Faradaya wiąże tempo zmiany strumienia z indukowaną siłą elektromotoryczną, więc na końcach uzwojenia pojawia się napięcie o przebiegu związanym z drganiami struny.
To nie idealna kopia ruchu
Modelowanie magnetycznych pickupów pokazuje, że relacja między położeniem struny a sygnałem nie jest idealnie liniowa. Pole magnesu jest przestrzennie niejednorodne, a ferromagnetyczna struna sama je zaburza. Położenie pickupu względem mostka również zmienia udział poszczególnych modów drgań. Dlatego konstrukcja i lokalizacja przetwornika mają wpływ na barwę sygnału.
Dlaczego krzyk do pickupu działa słabo
Mikrofon dynamiczny ma membranę reagującą na ciśnienie akustyczne w powietrzu. Magnetyczny pickup gitarowy nie ma takiej membrany i jest zaprojektowany do reagowania przede wszystkim na ruch ferromagnetycznej struny. Może oczywiście wystąpić mikrofonowanie elementów mechanicznych lub uzwojenia, ale jest ono efektem ubocznym, a nie podstawową zasadą działania poprawnego pickupu.
Materiał struny jest częścią czujnika
Ponieważ struna musi silnie oddziaływać z polem, jej własności magnetyczne mają znaczenie. Stopy zawierające odpowiednie ferromagnetyczne składniki dają wyraźną odpowiedź, podczas gdy czysto niemagnetyczny materiał może dać klasycznemu pickupowi bardzo słaby sygnał. Przetwornik, struna i pole tworzą więc wspólny układ elektromagnetyczny, a nie dwa niezależne elementy.
Magnes może też wpływać na drgania
Jeśli bardzo silny pickup znajduje się zbyt blisko struny, siła magnetyczna może mechanicznie oddziaływać na jej ruch. W praktyce ustawienie wysokości jest kompromisem: bliższa struna zwykle daje większą zmianę pola i mocniejszy sygnał, ale zbyt mała odległość może zwiększać niepożądane oddziaływanie oraz ryzyko uderzenia struny o element przetwornika.
Instrument jako generator
W małej skali układ działa jak generator: energia mechaniczna drgającej struny jest sprzęgana z obwodem elektrycznym przez zmienne pole magnetyczne. Moc pobierana przez pickup jest niewielka, więc struna nadal długo drga, a wzmacniacz dostarcza właściwą energię potrzebną do napędzenia głośnika. Pickupu nie trzeba zasilać po to, by sama indukcja w klasycznym pasywnym przetworniku wytworzyła sygnał.
Lokalizacja pickupu pod struną działa też jak przestrzenny filtr drgań. Każdy mod struny ma węzły i strzałki w innych miejscach. Przetwornik przy mostku obserwuje mniejsze wychylenia, ale większy udział wysokich składowych, dlatego brzmienie jest zwykle jaśniejsze; pickup bliżej środka struny rejestruje inny zestaw proporcji harmonicznych. Elektromagnetyczna zasada detekcji pozostaje ta sama, lecz geometria pomiaru decyduje, które fragmenty ruchu zostaną najmocniej odwzorowane w sygnale.