Kraft auf Stromleiter - E-Motor

Lorentzkraft und Elektromotor

• Auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt eine Kraft (Lorentzkraft). Richtung: Drei-Finger-Regel der rechten Hand (Daumen: technische Stromrichtung, Zeigefinger: Feld, Mittelfinger: Kraft).
• Im Elektromotor wird eine drehbare Spule (Rotor) im Feld eines Magneten (Stator) von dieser Kraft gedreht.
• Der Kommutator (Polwender) kehrt die Stromrichtung in der Spule jede halbe Umdrehung um – so wirkt das Drehmoment immer in dieselbe Richtung und der Motor dreht durch.
• Anwendung überall: Akkuschrauber, E-Bike, Waschmaschine, Lüfter, E-Auto. Auch der Lautsprecher nutzt die Kraft auf Ströme im Magnetfeld.

1. Bestimme mit der Drei-Finger-Regel: Strom fließt nach rechts, Magnetfeld zeigt von dir weg ins Blatt. In welche Richtung wirkt die Kraft?
   Lösung

   Nach oben.
2. Was würde ohne Kommutator mit der Motorspule passieren?
   Lösung

   Sie würde sich nur bis zur Querstellung drehen und dort pendelnd stehen bleiben – das Drehmoment wechselt sonst das Vorzeichen.
3. Erkläre, wie ein Lautsprecher aus Strom Töne macht.
   Lösung

   Die Schwingspule sitzt im Feld eines Ringmagneten; der Wechselstrom der Musik übt eine wechselnde Kraft aus, die Membran schwingt und erzeugt Schall.

1. Vergleiche Elektromotor und Verbrennungsmotor in einer Tabelle: Wirkungsgrad, Bauteile, Wartung, Umweltaspekte.