Elektromotor

Electric Motor

Physik Klasse 10 15 Aufgaben
ElektromagnetismusElektromotorTechnikKerncurriculum

Der Elektromotor nutzt die Lorentzkraft als Antrieb: Im Magnetfeld erfährt die stromdurchflossene Leiterschleife ein Drehmoment, das sie dreht. Der Kommutator polt die Stromrichtung im richtigen Moment um — ohne ihn bliebe die Schleife in der Gleichgewichtslage stehen. Drehmoment und Drehzahl hängen von Stromstärke, Feldstärke und Windungszahl ab, die Drehrichtung vom Umpolen. Der Motor übersetzt die abstrakte Drei-Finger-Regel in eine funktionierende Maschine.

Leicht
Multiple Choice #1 15s â–¶ Testen

Welches physikalische Prinzip nutzt ein Elektromotor?

  • â—Ź Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld (Lorentzkraft)
  • â—‹ Elektromagnetische Induktion
  • â—‹ Elektrostatische Anziehung
Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in Rotationsenergie um, indem die Lorentzkraft auf die stromdurchflossene Spule (Rotor) im Magnetfeld wirkt.
LĂĽckentext #2 10s â–¶ Testen

Der drehbare Teil des Elektromotors heiĂźt Rotor oder ___.

âś“ Antwort: Anker
Der drehbare Teil eines Elektromotors wird als Rotor oder Anker bezeichnet. Er besteht aus einer Spule im Magnetfeld.
Wahr / Falsch #3 12s â–¶ Testen

In einem laufenden Gleichstrommotor fließt der Strom in der Rotorspule während einer vollen Umdrehung immer in derselben Richtung.

âś“ Falsch
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.
Multiple Choice #4 12s â–¶ Testen

Wie kann man die Drehzahl eines einfachen Gleichstrommotors erhöhen?

  • â—Ź Die Spannung erhöhen
  • â—‹ Die Spannung verringern
  • â—‹ Die Magnete durch schwächere ersetzen
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.
LĂĽckentext #5 10s â–¶ Testen

Ein Elektromotor wandelt ___ Energie in mechanische (Rotations-)Energie um.

âś“ Antwort: elektrische
Der Elektromotor ist ein Energiewandler, der elektrische Energie in mechanische Energie (Rotation) umwandelt.
Multiple Choice #6 10s â–¶ Testen

Welcher Bestandteil eines Elektromotors erzeugt das stationäre Magnetfeld?

  • â—Ź Der Stator
  • â—‹ Der Rotor
  • â—‹ Der Kommutator
Der Stator (feststehender Teil) erzeugt das Magnetfeld, entweder durch Permanentmagnete oder Elektromagnete.
Wahr / Falsch #7 10s â–¶ Testen

Kehrt man die Polung der Batterie um, dreht sich der Motor in die andere Richtung.

âś“ Wahr
Richtig. Durch Umkehr der Stromrichtung ändert sich die Richtung der Lorentzkraft und damit die Drehrichtung.
LĂĽckentext #8 10s â–¶ Testen

Beim Elektromotor wird ein ___ erzeugt, das die Spule in Rotation versetzt.

âś“ Antwort: Drehmoment
Die Lorentzkraft erzeugt auf die Spule ein Drehmoment, das sie in Rotation versetzt.
Mittel
Multiple Choice #1 20s â–¶ Testen

Ein Schüler baut ein Motormodell, lässt aber den Kommutator weg und schließt die Spule fest an die Batterie an. Was beobachtet er?

  • â—Ź Die Spule dreht sich bis zur Gleichgewichtslage, pendelt und bleibt dort stehen.
  • â—‹ Die Spule dreht sich gleichmäßig weiter wie beim vollständigen Motor.
  • â—‹ Die Spule dreht sich immer schneller, weil nichts sie mehr unterbricht.
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.
Wahr / Falsch #2 10s â–¶ Testen

Erhöht man die Windungszahl der Spule im Motor, wird die Kraft auf den Rotor größer.

âś“ Wahr
Richtig. Mehr Windungen bedeuten, dass auf eine größere Leiterlänge im Magnetfeld die Kraft wirkt: F = n·B·I·l.
Multiple Choice #3 20s â–¶ Testen

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?

  • â—Ź Die Spule steht gerade im Totpunkt, wo keine Drehkraft auf sie wirkt.
  • â—‹ Die Lorentzkraft wirkt erst, wenn die Spule sich schon bewegt.
  • â—‹ Die Batterie liefert im Stillstand noch keinen Strom in die Spule.
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.
LĂĽckentext #4 15s â–¶ Testen

Die Kontakte, die den Strom vom feststehenden Teil auf den drehenden Kommutator ĂĽbertragen, heiĂźen ___.

âś“ Antwort: BĂĽrsten
Die BĂĽrsten (KohlebĂĽrsten) stellen den elektrischen Kontakt zwischen dem feststehenden Stromkreis und dem drehenden Kommutator her.
Multiple Choice #5 20s â–¶ Testen

Welche Maßnahme erhöht die Kraft eines Elektromotors NICHT?

  • â—‹ Stärkere Magnete verwenden
  • â—‹ Die Stromstärke erhöhen
  • â—Ź Die Spule kleiner machen bei gleicher Windungszahl
Eine kleinere Spule verringert die wirksame Leiterlänge im Magnetfeld. Alle anderen Maßnahmen erhöhen die Kraft.
Multiple Choice #6 15s â–¶ Testen

Welche gesellschaftliche Veränderung wurde durch den Elektromotor im 19. Jahrhundert wesentlich ermöglicht?

  • â—Ź Industrialisierung und Elektrifizierung der Fabriken
  • â—‹ Entwicklung der Dampfmaschine
  • â—‹ EinfĂĽhrung des Telefons
Elektromotoren ermöglichten den Antrieb von Maschinen in Fabriken mit Strom statt Dampf und trieben die Elektrifizierung voran.
Wahr / Falsch #7 10s â–¶ Testen

Ein Elektromotor kann auch als Generator verwendet werden, wenn man ihn mechanisch antreibt.

âś“ Wahr
Richtig. Motor und Generator basieren auf den gleichen Prinzipien. Dreht man den Rotor mechanisch, wird eine Spannung induziert.