Physik verstehen 4, Schulbuch

51 Elektrizität bestimmt unser Leben 3. Wie funktioniert ein Gleichstrom-Elektromotor? Bei einem Gleichstrom-Elektromotor führen die Bürsten dem Kommutator Strom zu. Die Bürsten sind zB Metallstreifen, die auf den Kommutator drücken. Der Kommutator besteht aus zwei Metallstreifen, die voneinander isoliert sind. So kann er den Stromfluss kurz unterbrechen, während er sich dreht. Nach jeder halben Umdrehung wird so die Stromrichtung im Elektromagneten gewechselt. Die Pole des Elektromagneten werden vertauscht und der Rotor kann sich weiter- bewegen. Der drehbare Anker besteht aus Spulen mit Eisenkern. Er ist mit dem Kommutator fix verbunden. Das unbewegliche Magnetfeld wird von einem Feldmagneten , einem Permanentmagneten, erzeugt. So dreht sich der Gleichstrom-Elektromotor (Abb. 51.1): a) Wird der Stromkreis beim Einschalten geschlossen, dreht sich der Anker durch die gegenseitige Anziehung von Feldmagnet und Anker. b) Erreicht zB der Nordpol des Ankers den Südpol des Feldmagneten, unterbricht der Kommutator kurz die Stromzufuhr. Der Anker dreht sich durch seine Trägheit weiter. c) Der Kommutator dreht nun die Stromrichtung und damit auch die Pole des Ankers um. So kommen die gleichnamigen Pole des Ankers und des Feld­ magneten einander nahe und stoßen einander ab. Vertauscht man den Pluspol mit dem Minuspol der Stromquelle, ändert sich die Polung des Magnetfeldes des Ankers. Dadurch ändert sich die Drehrichtung. 4. Wie ist ein Wechselstrom-Elektromotor aufgebaut? Bei Elektromotoren in Haushaltsgeräten, die mit Wechselstrom betrieben werden, ist der Anker oft aus ankerförmigen Stahlblechen (Eisenkern) und vielen Spulenpaaren aufgebaut. Sie sind sternförmig angeordnet und mit den Metall- teilen des Kommutators verbunden. Für viele Haushaltselektrogeräte und Werkzeuge, zB Staubsauger, Bohrmaschi- nen, Küchenmaschinen … werden sogenannte Universal-Motoren verwendet, die mit Gleichstrom und mit Wechselstrom betrieben werden können (Abb. 51.5). Abstoßung Anziehung Abstoßung Anziehung Feldmagnet Feldmagnet Bürste Bürste Drehung durch Trägheit Anker a) b) c) 51.1 Die Funktion des Gleichstrom- Elektromotors Der Anker wird vom Feldmagneten angezogen und abgestoßen und dadurch zur Drehung gebracht. Der Kommutator sorgt für die regelmäßige Umpolung der Stromrichtung, um eine Drehbewegung aufrecht zu erhalten. M Bei einem Wechselstrom-Elektromotor ist auch der Feldmagnet ein Elektromagnet. Bei Wechselstrom ändern sich die Pole von Feldmagnet und Anker immer gleichzeitig, was eine regelmäßige Drehung bewirkt. M 51.4 Ein Elektromotor betätigt die Hydraulik. 51.5 Universal-Motor eines Mixers 51.6 Elektrofahrrad mit Hinterradnaben- Motor (Gleichstrom-Elektromotor) 51.2 Der Motor eines CD-Laufwerks enthält einen Ring als Feldmagneten. 51.3 Feldmagnet und Anker des Wechsel- strom-Elektromotors einer Waschmaschine Arbeitsblätter q85i6c Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv