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Baue dir den kleinsten Elektromotor der Welt. In diesem DIY-Projekt wird dir gezeigt wie ein homopolarer Motor funktioniert und wie du ihn ganz einfach selbst nachbauen kannst!

Was ihr dafür braucht?

Neodym-Magnete, Batterie und Kupferdraht.

Was ist zu beachten

Ein Neodym-Magnet gehört zu den stärksten bekannten Magneten. Neodym setzt sich zusammen aus Eisen und Bor. Das heißt, man muss mit diesen Magneten sehr vorsichtig sein und darf sie niemals einfach irgendwohin legen, sondern immer an einem schweren und stabilen magnetischen Gegenstand „befestigen“.

Die Form des Drahtes ist entscheidend für die Stabilität deines Motors. Sie sollte möglichst symmetrisch sein, sodass der Draht gut im Gleichgewicht bleibt und nicht sofort bei der Drehung abspringt. Je größer die Form zu Seite gestaltet wird, desto langsamer dreht sich der Motor, das bedeutet schlanke Formen drehen sich schneller, fliegen aber auch einfacher ab durch die schnelle Bewegung.

Wie funktioniert das?

Ein homopolarer Motor ist eine besondere Art des Elektromotors. Bei diesem Motor fließt der Strom I durch den Draht immer in die gleiche Richtung, vom Minuspol zum Pluspol. Auch das Magnetfeld B, welches von dem starken Neodym-Magnet ausgeht, wirkt in eine Richtung: Vom Nord zum Südpol des Magneten. Wenn nun die Elektronen durch den Draht wandern, erfahren sie durch das Magnetfeld eine auf sie wirkende Kraft F. Diese Kraft wird auch als Lorentz-Kraft bezeichnet und steht senkrecht zum Stromfluß I und dem Magnetfeld B (linke-Hand-Regel). Durch diese Kraft wird der Draht in eine Richtung bewegt und macht so kreisförmige Bewegungen. Allerdings ist die Drehwirkung dieses Motors vergleichsweise gering, weshalb ein Elektromotor bei dem die Stromrichtung I gewechselt werden kann öfter zum Einsatz kommt.

Ein klassischer Elektromotor besteht aus drei Teilen: einem Stator, einem Rotor und einem Kommutator. Der Stator ist ein stabiles Magnetfeld und der Rotor wird durch den Kommutator unter Strom gesetzt und wird so zu einem Elektromagneten. Wie ein Elektromagnet funktioniert und wie du selbst einen basteln kannst, kannst du in einem weiteren Experiment für Zuhause, dem Elektromagneten, nachschauen. Jetzt besitzt der Rotor, also dein Elektromagnet, ebenfalls ein Magnetfeld. Wie du vielleicht weißt (auch aus dem Experiment Magnetischer Schleim) stoßen sich gleiche magnetische Pole ab. Die Rotationsbewegung des Elektromotors beruht also auf den Anziehungs- und Abstoßungskräften von Magneten. Die Ausrichtung des Magnetfeldes vom Elektromotor (Nord- oder Südpol) ist abhängig von der Stromrichtung: Wechselt die Stromrichtung, kehrt sich auch das Magnetfeld um. Durch das passende Umpolen des Rotors, stoßen sich die magnetischen Pole des Stators und des Rotors ab und es entsteht eine kontinuierliche Drehung.

Wo findet der Elektromotor Anwendung?

Elektromotoren haben eine breite Anwendungsspanne. Dies spiegelt sich auch am Energieverbrauch wider: Über 50 Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms ist auf den Gebrauch von Elektromotoren zurückzuführen. Sie finden Anwendung in Spielzeugen, Haushaltsgeräten und vielen Industriemaschienen. Ein sehr bekanntes Beispiel für die Anwendung des Elektromotors ist das Elektroauto. Dieses wird durch einen Akkumulator (=aufladbare Batterie, Akku), welcher einen Elektromotor mit Strom versorgt angetrieben und ist, was den Ausstoß von Schadstoffen angeht, viel umweltfreundlicher als die Autos, welche mit fossilen Brennstoffen (z.B. Benzin) angetrieben werden.

Für dein eigenes Labor:
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