Elektromotor
Vor der Vermittlung des Elektromotors sollte der Elektromagnet im Zusammenspiel mit einem Dauermagneten demonstriert werden. Eine Magnetschaukel hat sich dabei bewährt. Der Magnet muss so angeordnet werden, dass er nicht am Eisenkern des Elektromagneten haften bleibt. Damit dann überhaupt eine Wirkung eintrifft, muss der Elektromagnet stark sein. Alternativ lässt sich auch eine Kompassnadel verwenden.
Funktionsweise des Elektromotors im schulischen Kontext
Der Elektromotor wird in den meisten Lehrbüchern als Modell einer zweipoligen Maschine dargestellt. Technisch wird so ein Motor nicht gut funktionieren. Er würde in bestimmten Ankerstellungen nicht von selbst anlaufen. Warum also nicht den 3 poligen Motor vermitteln?
Mit einer Demontageaufgabe können die SuS den inneren Aufbau selbst entdecken.
Wenn im Lehrbuch nur der zweipolige Elektromotor gezeigt wird, können die unteren Arbeitsblätter zur Erarbeitung genutzt werden.
Die Animation ist verlangsamt, um die Polwechsel zu demonstrieren. Die Punktmarkierungen ermöglichen eine Lokalisierung der Magnetspulen.
Funktionsweise des Elektromotors 3-polig
Über die Schleifkontakte wird die elektrische Energie an den Polwechsler und damit an die Elektromagneten geleitet. Im nebenstehenden Bild fließt der Strom vom Pluspol über den Schleifring (●) in die obere Spule (oberer Anschluss) und durch Schleifring (●●●) zum Minuspol. Der obere Teil des Ankers wird zum Südpol und unteren beiden Teile zum Nordpol. Weil sich gleiche Pole anziehen und ungleiche abstoßen, dreht sich der Rotor in die linke Richtung. Nach jeweils 120° wechselt die Stromzufuhr an den Schleifringsegmenten.
Nun fließt der Strom vom Pluspol über den Schleifring (●) der unteren Spule (unterer Anschluss) den Schleifring (●●) zum Minuspol. Weil dieses Mal der untere Anschluss am Pluspol liegt, bildet sich auf Grund der Stromrichtung ein Nordpol aus. Der Rotor dreht sich weiterhin in die linke Richtung.
Werden die Spannungsanschlüsse umgepolt, wechselt die Drehrichtung.