Physik verstehen 4, Schulbuch

50 3  Arbeitsheft-Seite 23 Der Elektromotor 1. Wie erzeugt man eine Drehbewegung in einem Magnetfeld? Bewegte Ladungen – zB fließende Elektronen in einem Leiter – werden in einem Magnetfeld abgelenkt. Diese Kraft ist nach dem niederländischen Physiker Hendrik Antoon Lorentz (1853–1928) benannt und heißt Lorentzkraft . Der Lorentzkraft-Motor (Abb. 50.1)  E1 Setze eine Schraube mit fachem Kopf an einen kleinen Neodym-Scheiben- magnet (zB 10 x 5mm). Die Schraubenspitze kannst du jetzt an den Minus­ pol einer AA-Alkalizelle hängen. An den Pluspol hältst du ein abisoliertes Kabelstück. Wenn das andere Kabelende den Magneten seitlich berührt, beginnt sich der Magnet zu drehen. Die Drehrichtung des Magneten hängt von der Richtung des Magnetfeldes und von der Stromrichtung ab. 2. Woraus besteht ein Gleichstrom-Elektromotor? Ein Gleichstrom-Motor wandelt elektrische Energie in eine Drehbewegung um. Dabei dreht sich meist ein Elektromagnet (der Anker) im Magnetfeld eines Permanentmagneten (des Feldmagneten). Die Spule dreht sich! (Abb. 50.2)  E1 Baue das Motor-Modell nach den Angaben in Abb. 50.2. Verwende für die Spule einen lackisolierten Draht (Ø0,5mm) mit 10 Windungen. Halte den Magneten nahe an die Spule und schließe dann den Stromkreis der Spule. Bringe die Spule durch händisches Andrehen in Bewegung. Bei V2 ist ein Achsenstück der Spule ganz blank (ohne Isolierung), während am zweiten Achsenstück nur die Hälfte des Drahtes blank ist. Dadurch kann bei einer halben Umdrehung der Spule elektrischer Strom fließen, bei der zweiten halben Umdrehung nicht. So bildet die Spule kurz ein Magnetfeld, gleich darauf keines. Die Spule wird nach jeder halben Umdrehung abgestoßen und dreht sich. Gleichstrom-Elektromotoren werden zB in Spielzeugen, bei CD-Laufwerken, Festplattenlaufwerken, Ventilatoren … verwendet. V1 50.1 Der Lorentzkraft-Motor Die Drehbewegung erfolgt nach der Drei-Finger-Regel (  Seite 47). N S Bewegung technische Stromrichtung V2 ca. 5cm obere Hälfte: lackisoliert untere Hälfte: blank Spule rundum blank Messingstreifen zB Styropor S N 50.2 Die Spule dreht sich! Ein Gleichstrom-Motor wandelt elektrische Energie in eine Drehbewe- gung um. Der fixierte Teil eines Gleichstrom-Elektromotors („ Stator “) enthält einen Feldmagneten und Bürsten . Der drehbare Teil des Motors heißt Rotor . Er enthält einen Elektromagneten mit Eisenkern (den „ Anker “) und einen Polwender (den „ Kommutator “). M N S Bürsten Kommutator Anker Feldmagnet Welle 50.3 Aufbau Gleichstrom-Elektromotor: Der Stator enthält den Feldmagneten und die Bürsten zur Stromzufuhr. An der Welle des Rotors ist der Anker und der Kommutator befestigt. 50.4 Gleichstrom-Elektromotor-Modell 50.5 Elektromotor der Pumpe eines Geschirrspülers Feldmagnet schwebende Magnetlagerung Ankerspulen mit Solarzellen 50.6 Mendocino-Motor: Solarbetriebene Spulen stoßen sich in einem Magnetfeld ab. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv