Wie funktioniert ein Elektromotor? Ein Elektromotor macht aus elektrischem Strom Bewegung. Aber wie kann Strom etwas drehen?
Ein Elektromotor nutzt ein einfaches physikalisches Prinzip: Ein elektrischer Leiter befindet sich in einem Magnetfeld. Sobald Strom fließt, wirkt eine Kraft auf die bewegten Ladungen. Diese Kraft heißt Lorentzkraft.
Der Elektromotor ist eine geschickte Anordnung, die diese Kraft nutzt, um einen beweglichen Teil – den Rotor – in Drehung zu versetzen.
Wikipedia: Elektromotor | Magnetfeld | Lorentzkraft | Elektromagnetismus
Begriffe: Elektromotor, Strom, Magnet, Magnetfeld, Lorentzkraft, Leiter, Bewegung, Rotor, Generator
Alles begann so …
Der Physiker Hans Christian Ørsted machte eine überraschende Beobachtung: Als er Strom durch ein Kabel schickte, bewegte sich eine Magnetnadel in der Nähe.
Damit war gezeigt: Fließender Strom erzeugt ein Magnetfeld. Elektrizität und Magnetismus gehören zusammen.
Wird die Stromrichtung umgedreht, ändert sich auch die Richtung des Magnetfelds. Die Magnetnadel dreht sich mit.
Jetzt geht es weiter …
Nun der nächste Schritt: Ein Leiter liegt in einem Magnetfeld. Sobald Strom fließt, beginnt sich der Leiter zu bewegen.
Diese Bewegung entsteht durch die Lorentzkraft. Sie wirkt auf elektrische Ladungen, die sich durch ein Magnetfeld bewegen.
Dreht man die Stromrichtung um, kehrt sich auch die Richtung der Kraft um. Das Gleiche passiert, wenn man den Magneten umdreht.
Genau dieses Prinzip nutzt der Elektromotor: Strom + Magnetfeld → Bewegung.
Vom Draht zur Drehung
Im Elektromotor ist der Leiter nicht gerade, sondern zu einer Schleife geformt. Diese Schleife kann sich drehen.
Durch geschicktes Umschalten der Stromrichtung wirkt die Lorentzkraft immer weiter in Drehrichtung. So entsteht eine dauerhafte Rotation.
Und dann gibt es noch …
Die Umkehrung des Motorprinzips ist das Generatorprinzip: Aus Bewegung entsteht Strom.
Wird ein Leiter mit Kraft durch ein Magnetfeld bewegt, entsteht im Leiter eine elektrische Spannung. Man sagt: Die Spannung wird induziert.
Wird diese Bewegung ständig umgekehrt, entsteht Wechselstrom. So funktionieren Generatoren in Kraftwerken.
Überlegungen und Experimente
Überlegung 1:
Warum dreht sich der Motor schneller,
wenn mehr Strom fließt?
Überlegung 2:
Warum braucht ein Elektromotor immer einen Magneten
(oder einen Elektromagneten)?
Experiment:
Lege einen geraden Draht zwischen die Pole eines starken Magneten
und schließe ihn kurz an eine Batterie an.
Beobachte die Bewegung des Drahts.
Immer noch interessiert?
- Warum sind Elektromotoren so wichtig für die Energiewende?
- Was ist der Unterschied zwischen Gleichstrom- und Wechselstrommotoren?
- Warum kann ein Motor auch als Generator verwendet werden?
Photo by Vlad Tchompalov on Unsplash .
Wichtige Wörter: der Elektromotor, der Strom, der Magnet, das Magnetfeld, die Lorentzkraft, der Leiter, der Rotor, der Generator, induzieren, drehen
Was muss ich mir merken? Ein Elektromotor nutzt die Lorentzkraft: Strom fließt durch einen Leiter im Magnetfeld. Dadurch entsteht eine Kraft, die eine Drehbewegung erzeugt. So wird elektrische Energie in Bewegung umgewandelt.