1
Erklärung — Kraft, Drehmoment und der Polwender
Im Magnetfeld wirkt auf einen stromdurchflossenen Leiter eine Kraft.
- RichtungDie Kraft steht senkrecht auf Feldrichtung und Stromrichtung.
- LeiterschleifeAuf beiden Seiten fließt der Strom entgegengesetzt.
- FolgeDie beiden Kräfte zeigen in entgegengesetzte Richtungen.
- ErgebnisDie Schleife dreht sich — es entsteht ein Drehmoment.
Der Kommutator — der Trick mit dem Umpolen
Ohne ihn würde sich die Schleife nach einer halben Umdrehung zurückdrehen.
- ProblemNach einer halben Umdrehung stünden die Kräfte falsch herum.
- KommutatorDer Polwender vertauscht genau dann die Stromrichtung in der Ankerwicklung.
- BauteilEr arbeitet über Schleifkontakte.
- ErgebnisDas Drehmoment wirkt immer in dieselbe Richtung.
Wirkungsgrad eines Elektromotors
η = PmechPel mit Pel = U · I
Pel
Zugeführte elektrische Leistung in Watt (W).
Pmech
Abgegebene mechanische Leistung in Watt (W).
η
Wirkungsgrad, ohne Einheit, stets kleiner als 1.
Motor und Generator sind derselbe Aufbau.
- MotorElektrische Energie wird zu Bewegungsenergie.
- VerlusteWicklung und Lager erwärmen sich — deshalb ist η kleiner als 1.
- UmkehrungVon außen angetrieben, liefert derselbe Aufbau Spannung.
Stromstärke und Windungszahl bestimmen, wie stark der Elektromagnet die Büroklammern anzieht.
2
Hinweise
Drei Punkte, an denen beim Motor die meisten Fehler passieren.
Hinweis
Die Kraft steht senkrecht auf Feld und Strom — parallel zum Feld wirkt keine Kraft.
Hinweis
Pel und Pmech beide in Watt einsetzen; η hat keine Einheit.
Hinweis
Nur eine der beiden Umkehrungen ändert die Drehrichtung — beide zusammen heben sich auf.