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Der Elektromotor — vom Strom zur Bewegung

Warum sich ein Motor dreht — und was der Polwender damit zu tun hat, dass die Drehung nicht gleich wieder stoppt.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Wie der Gleichstrommotor arbeitet
AFB I

Welche Aussagen über den Gleichstrommotor treffen zu?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Ohne Strom gibt es keine Kraft, der Kommutator ändert nur die Stromrichtung und nicht die Spannung, und ein Teil der Energie wird in der Wicklung stets zu innerer Energie.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Motor, Kommutator und Wirkungsgrad.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Der Kommutator hält die Drehrichtung, die Feld- oder Stromrichtung bestimmt sie — und ein Teil der Energie geht immer als innere Energie verloren.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Auf einen stromdurchflossenen Leiter im wirkt eine . Auf die beiden Seiten der Leiterschleife wirken die Kräfte entgegengesetzt, so entsteht ein . Damit die Drehung nicht nach einer halben Umdrehung stoppt, polt der den Strom um. Ein Teil der zugeführten Energie wird dabei zu .

Eine Induktionsspannung gehört zum Generator — beim Motor wird die Spannung angelegt, nicht erzeugt.
A4
Motor, Generator oder beides?
AFB I

Ordne jede Aussage dem Elektromotor, dem Generator oder beiden Geräten zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Elektromotor
2Generator
3Bei beiden
Entscheidend ist die Richtung der Energiewandlung: Strom hinein und Bewegung heraus beim Motor, Bewegung hinein und Strom heraus beim Generator.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Modellmotor liegt an U = 12 V und nimmt dabei I = 2,5 A auf. Berechne die zugeführte elektrische Leistung.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
P = U · I = 12 V · 2,5 A = 30 W. Trick: 12 · 2,5 ist die Hälfte von 12 · 5 = 60.
A6
So kommt die Drehung zustande
AFB II

Bringe die Vorgänge im Gleichstrommotor in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Spannung wird angelegt, der Strom fließt über die Schleifkontakte in die Ankerwicklung.
2Im Magnetfeld wirkt auf jede stromdurchflossene Leiterseite eine Kraft.
3Die entgegengesetzt gerichteten Kräfte erzeugen ein Drehmoment — der Anker dreht sich.
4Nach einer halben Umdrehung polt der Kommutator die Stromrichtung in der Wicklung um.
5Das Drehmoment wirkt weiter in dieselbe Richtung, der Anker dreht sich weiter.
Am häufigsten rutscht das Umpolen nach vorn — der Kommutator wirkt erst, wenn die Schleife die senkrechte Lage durchlaufen hat.
A7
Rechenkette
AFB II

Eine Bohrmaschine liegt an U = 230 V und nimmt I = 1,3 A auf. Sie gibt mechanisch P_mech = 250 W ab und läuft 60 s lang.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. zugeführte elektrische Leistung P_el W
  2. Verlustleistung P_el − P_mech W
  3. Wirkungsgrad η in Prozent %
  4. in 60 s als innere Energie abgegebene Energie J
Von 299 W zugeführter Leistung werden 250 W zu Bewegung — die restlichen 49 W heizen Wicklung und Lager.
A8
Bauteil und Aufgabe
AFB II

Verbinde jedes Bauteil des Gleichstrommotors mit seiner Aufgabe.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Frage dich bei jedem Teil: steht es still (Magnet, Bürsten) oder dreht es sich mit (Wicklung, Kommutator, Welle)?
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten wird die mechanische Leistung durch die Spannung statt durch die elektrische Leistung geteilt.
A10
Leistung ohne Rechnen einschätzen
AFB III

Ein Motor läuft mit U und I; es gilt P_el = U · I. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = wird kleiner, 2 = bleibt gleich, 3 = verdoppelt sich, 4 = verdreifacht sich, 5 = vervierfacht sich. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = wird kleiner5 = vervierfacht sich
U wird verdoppelt, I bleibt gleich
U und I werden beide verdoppelt
U wird verdoppelt und I halbiert
U wird halbiert, I bleibt gleich
U wird verdreifacht, I bleibt gleich
Weil P_el ein Produkt ist, multiplizieren sich die Faktoren von U und I — verdoppeln und halbieren heben sich gerade auf. Überlegen geht schneller als Rechnen.