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14. Der Elektromotor: Erzeugung von Bewegung

Zwischen den magnetischen Polen eines Hufeisenmagneten besteht ein Magnetfeld, dessen Linien vom Nord- zum Südpol verlaufen. Ein Draht hänge lose senkrecht zu den Magnetlinien herab. Lassen wir nun einen Strom durch den Draht hindurchfließen, wird der Draht je nach Stromrichtung nach innen oder nach außen bewegt.

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Abb. 23a: Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld

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Abb 23b: Kraftwirkung auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld

Um eine kontinuierliche Drehbewegung zu erreichen, geht man folgendermaßen vor: In das Magnetfeld wird eine Leiterschleife gebracht. Auf die beiden senkrechten Seiten wirken Kräfte nach hinten bzw. nach vorne (Abb. 24a), die die Leiterschleife drehen, bis sie senkrecht zu den Magnetlinien steht (Abb. 24b).

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Abb. 24a: Kraftwirkung auf eine Leiterschleife in einem Magnetfeld

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Abb. 24b: Kraftwirkung auf eine stromdurchflossene Leiterschleife in einem Magnetfeld

In dieser Stellung ziehen die beiden Kräfte auf die beiden Seiten der Drahtschleife noch immer jeweils nach außen, aber es erfolgt keine Drehung mehr. Nun kommt der Trick: Wenn man in dem Moment, in dem die Leiterschleife die zu den Magnetfeldlinien senkrechte Position erreicht hat, die Stromrichtung in der Schleife ändert, wirken erneut Kräfte und zudem noch in die passende Richtung, so dass sich die Schleife weiterdreht.

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Abb. 24c: Aufgrund der Trägheit dreht sich die Leiterschleife etwas über die zu den Feldlinien senkrechte Stellung und nun können nach Umpolen die beiden Kräfte die Leiterschleife um 180° weiterdrehen. Dann muss wieder umgepolt werden.

Das Umpolen erfolgt mit Hilfe eines sogenannten Kommutators (Abb. 25): Zwei Halbzylinderringe sind mit den Anschlüssen der Leiterschleife verbunden. Die beiden Halbringe sind gegeneinander isoliert. Zwei Schleifkontakte sind mit der Batterie verbunden. Nach Drehung um jeweils 180° werden die Anschlüsse umgepolt .

sachinfo_abb25b Abb. 25: Ein Kommutator

Bei richtigen Motoren wird nicht eine Leiterschleife verwendet, sondern eine Spule auf einem Eisenkern. Dadurch werden die drehenden Kräfte sehr viel stärker.

sachinfo_abb26 Abb. 26: Elektromotor

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