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Aufgabe

Stromrichtungen im Elektromotor

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

a)Gib begründet an, wie die elektrische Quelle gepolt sein muss, damit sich der Nordpol N an der eingezeichneten Stelle des Elektromagneten befindet.

b)Gib an, welchen Magnetpol der Anker in der skizzierten Stellung bei A besitzen muss, damit sich die angedeutete Drehrichtung ergibt. 

c)Zeichne die gerade herrschende elektrische Stromrichtung in den sichtbaren Drahtstücken des Ankers ein.

d)Die Schleifkontakte befinden sich beim Polwender (Kommutator) oben und unten.

Gib an, wie demnach die beiden Halbringe des Polwenders zum Zeitpunkt des Umpolens liegen müssen.

e)Gib an, wie die Halbringe des Polwenders zu dem in der oberen Abbildung dargestellten Zeitpunkt liegen müssen.

f)Beim Einschalten läuft der oben dargestellte Motor nicht in jeder Stellung von selbst an.

Gib begründet an, welche Ankerstellung für das Loslaufen ungünstig und welche günstig ist.

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a)Die elektrische Quelle muss links den Pluspol haben. Mit der "Rechten-Faust-Regel" kann man sich dann die Magnetfeldrichtung überlegen: Die Feldlinien (grün) müssen im Luftspalt vom Nordpol ausgehen und zum Südpol hinlaufen.
Im linken Eisenschenkel verlaufen die Feldlinien somit von unten nach oben.
Nur wenn die elektrische Stromrichtung in den vor dem linken Eisenschenkel verlaufenden Leitungen von links nach rechts geht (vgl. schwarzer Pfeil), ergibt sich die gewünschte Magnetfeldrichtung.

b)Damit sich die gewünschte Drehrichtung ergibt, muss der Anker bei A einen Südpol besitzen.

 

c)Damit sich bei A der Südpol ergibt, müssen die Drahtstücke, welche vor dem Anker verlaufen in der skizzierten Weise vom Strom durchflossen werden ("Rechte-Faust-Regel").

 

d)Der Totpunkt ist bei waagrechter Ankerstellung erreicht. Wenn die Bürsten oberhalb und unterhalb des Polwenders angebracht sind, müssen die metallischen Halbringe (schwarz) wie skizziert angebracht sein.

 

e)Da der Polwender starr mit dem Anker verbunden ist, dreht sich dieser auch etwa um 45°.

 

f)Die waagrechte Ankerstellung ist für das Loslaufen ungünstig (verschwindendes Drehmoment). Dagegen ist die vertikale Ankerstellung am günstigsten (maximales Drehmoment).

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Kraft auf Stromleiter - E-Motor