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Grundwissen

Generator- und Motorprinzip

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die Funktionsweise von Generatoren und Elektromotoren sind physikalisch eng verbunden
  • Zentral ist bei beiden die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld
Aufgaben Aufgaben

Elektromotor und Generator sind physikalisch sehr eng miteinander verbunden, das Generatorprinzip ist praktisch die Umkehrung des Motorprinzips. Während beim Elektromotor aufgrund eines äußeren Stromflusses Kraft auf einen Leiter wirkt, entsteht beim Generator aufgrund einer äußeren Kraft auf einen Leiter im Magnetfeld ein Stromfluss in dem Leiter. Zentral ist dabei bei beiden Prinzipien, dass auf bewegte elektrische Ladungen quer zu einem Magnetfeld die Lorentzkraft wirkt. Die Lorentzkraft sorgt dafür, dass elektrische Energie in Bewegungsenergie bzw. Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Gegenüberstellung von Generator- und Motorprinzip

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Generatorprinzip
Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Motorprinzip

Bewegung des Leiters einschließlich seiner Ladungen

\( \Rightarrow \) Kraft auf die Ladungen in Leiterrichtung

\( \Rightarrow \) Induktion

Bewegung der Ladungen des Leiters durch eine angelegte Spannung

 

\( \Rightarrow \) Kraft auf den Leiter

Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Flussdiagramm
Joachim Herz Stiftung
Abb. 4 Flussdiagramm

Induktionsstrom

\( \Rightarrow \) Gegenkraft zur äußeren Kraft nach der Regel von LENZ

Leiterbewegung im Motor

\( \Rightarrow \) Gegenspannung durch Induktion

\( \Rightarrow \) Leistungsanpassung

Hinweis: Eine positive Arbeit \(W>0\) bedeutet, dass Energie in das System hineingegeben wird, eine negative Arbeit \(W<0\) bedeutet, dass Energie aus dem System herauskommt.