Der Elektromotor
Spannung verändern · Drehbewegung beobachten · Elektronen verfolgen
Was macht der Stromwender?
Der Stator erzeugt ein festes Magnetfeld. Die stromdurchflossene Spule macht den Rotor zum Elektromagneten. Ungleichnamige Pole ziehen sich an, gleichnamige Pole stoßen sich ab.
Nach jeder halben Umdrehung kehrt der Kommutator die Stromrichtung in der Rotorspule um. Dadurch tauschen Nord- und Südpol des Rotors ihre Plätze. Die magnetischen Kräfte wirken dadurch nach dem Umschalten wieder in derselben Drehrichtung.
Elektronenfluss und Stromrichtung: Die blauen Punkte zeigen die Bewegungsrichtung der Elektronen (− → +). Die technische Stromrichtung verläuft entgegengesetzt (+ → −). In den Zuleitungen bleibt die Elektronenrichtung gleich; in der mitdrehenden Spule wird sie bei jeder halben Umdrehung umgekehrt.
Rotorpole prüfen: Die sichtbaren Wicklungsstücke liegen auf der Vorderseite der Spule. Umfasse die Spule mit der linken Hand: Die gekrümmten Finger folgen dem Elektronenfluss, der Daumen zeigt zum Nordpol. Bei der technischen Stromrichtung verwendest du entsprechend die rechte Hand.
Spannung und Drehzahl: Eine höhere Gleichspannung führt bei gleicher Belastung in der Regel zu einer höheren Drehzahl. Hier ist dieser Zusammenhang vereinfacht dargestellt. Bei 0 V stoppen Drehung und Elektronenfluss sofort.
Totpunkt: Im Totpunkt haben die magnetischen Kräfte keine Drehwirkung auf den Rotor. Beim Kontaktwechsel ist außerdem der Strom kurz unterbrochen. Der bereits drehende Rotor bewegt sich durch seine Trägheit über diese Stellung hinweg. Anschließend treiben ihn die magnetischen Kräfte weiter an.
Das Modell zeigt eine gleichmäßige Drehung und einen idealisierten Kontaktwechsel. Ein echter Motor mit nur einer Rotorspule läuft aus dem Totpunkt nicht von selbst an. Die Pfeile zeigen die Elektronenrichtung während des Stromflusses; beim Kontaktwechsel bleiben die Elektronen sichtbar und stehen kurz still.