Elektromotor
Welches physikalische Prinzip nutzt ein Elektromotor?
Erklärung: Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in Rotationsenergie um, indem die Lorentzkraft auf die stromdurchflossene Spule (Rotor) im Magnetfeld wirkt.
Der drehbare Teil des Elektromotors heißt Rotor oder ___.
Erklärung: Der drehbare Teil eines Elektromotors wird als Rotor oder Anker bezeichnet. Er besteht aus einer Spule im Magnetfeld.
In einem laufenden Gleichstrommotor fließt der Strom in der Rotorspule während einer vollen Umdrehung immer in derselben Richtung.
Erklärung: Der Kommutator (Polwender) kehrt die Stromrichtung in der Spule bei jeder halben Umdrehung um. Nur so wirkt die Kraft immer in dieselbe Drehrichtung und die Drehung setzt sich fort.
Ein Schüler baut ein Motormodell, lässt aber den Kommutator weg und schließt die Spule fest an die Batterie an. Was beobachtet er?
Erklärung: Ohne Kommutator behält der Strom seine Richtung, deshalb zieht die Kraft die Spule nur bis in die Gleichgewichtslage. Erst der Kommutator kehrt die Stromrichtung bei jeder halben Umdrehung um und hält die Drehung aufrecht.
Wie kann man die Drehzahl eines einfachen Gleichstrommotors erhöhen?
Erklärung: Eine höhere Spannung führt zu einem größeren Strom, was eine stärkere Lorentzkraft und damit eine höhere Drehzahl bewirkt. Schwächere Magnete oder weniger Spannung verringern die Kraft.
Ein Elektromotor wandelt ___ Energie in mechanische (Rotations-)Energie um.
Erklärung: Der Elektromotor ist ein Energiewandler, der elektrische Energie in mechanische Energie (Rotation) umwandelt.
Erhöht man die Windungszahl der Spule im Motor, wird die Kraft auf den Rotor größer.
Erklärung: Richtig. Mehr Windungen bedeuten, dass auf eine größere Leiterlänge im Magnetfeld die Kraft wirkt: F = n·B·I·l.
Ein Motormodell mit nur einem Spulenpaar läuft nach dem Einschalten manchmal nicht von allein an. Erst ein kleiner Schubs mit dem Finger bringt es in Schwung. Was ist die Ursache?
Erklärung: Im Totpunkt steht die Spulenebene senkrecht zum Feld und es wirkt kein Drehmoment – der Schubs dreht sie aus dieser Lage heraus. Die Lorentzkraft wirkt dagegen auch auf ruhende stromdurchflossene Leiter, und Strom fließt schon im Stillstand.
Welcher Bestandteil eines Elektromotors erzeugt das stationäre Magnetfeld?
Erklärung: Der Stator (feststehender Teil) erzeugt das Magnetfeld, entweder durch Permanentmagnete oder Elektromagnete.
Kehrt man die Polung der Batterie um, dreht sich der Motor in die andere Richtung.
Erklärung: Richtig. Durch Umkehr der Stromrichtung ändert sich die Richtung der Lorentzkraft und damit die Drehrichtung.
Die Kontakte, die den Strom vom feststehenden Teil auf den drehenden Kommutator übertragen, heißen ___.
Erklärung: Die Bürsten (Kohlebürsten) stellen den elektrischen Kontakt zwischen dem feststehenden Stromkreis und dem drehenden Kommutator her.
Welche Maßnahme erhöht die Kraft eines Elektromotors NICHT?
Erklärung: Eine kleinere Spule verringert die wirksame Leiterlänge im Magnetfeld. Alle anderen Maßnahmen erhöhen die Kraft.
Welche gesellschaftliche Veränderung wurde durch den Elektromotor im 19. Jahrhundert wesentlich ermöglicht?
Erklärung: Elektromotoren ermöglichten den Antrieb von Maschinen in Fabriken mit Strom statt Dampf und trieben die Elektrifizierung voran.
Ein Elektromotor kann auch als Generator verwendet werden, wenn man ihn mechanisch antreibt.
Erklärung: Richtig. Motor und Generator basieren auf den gleichen Prinzipien. Dreht man den Rotor mechanisch, wird eine Spannung induziert.
Beim Elektromotor wird ein ___ erzeugt, das die Spule in Rotation versetzt.
Erklärung: Die Lorentzkraft erzeugt auf die Spule ein Drehmoment, das sie in Rotation versetzt.