Kraft auf Stromleiter - E-motor

Elektrizitätslehre

Kraft auf Stromleiter - E-motor

  • Wie lautet die „UVW- oder Dreifingerregel“?
  • Wie ist ein Elektromotor aufgebaut?
  • Wie funktioniert eine Magnetschwebebahn?

Elektromotor von JACOBI

Moritz Hermann von JACOBI (1801 - 1874)
von Rudolph Hoffmann [Public domain], via Wikimedia Commons

FARADAY und BARLOW konnten im Prinzip zeigen, dass sich mit Elektrizität eine fortwährende Bewegung erzeugen lässt. Die von ihnen entwickelten Motorenmodelle hatten eher Spielzeugcharakter. Der erste technisch brauchbare Motor wurde von dem aus Potsdam stammenden Ingenieur Moritz Hermann von JACOBI (1801-1874) im Jahre 1834 entworfen.

Elektromotor von JACOBI
von Julius Dub [Public domain], via Wikimedia Commons

Auf einer runden, drehbar gelagerten Holzscheibe (dem Rotor) brachte JACOBI hufeisenförmige Elektromagneten an. Weitere Elektromagnete befanden sich ­ dem Rotor gegenüber ­ auf einer feststehenden Holzscheibe (dem Ständer). Sowohl die Elektromagnete des Ständers als auch die des Rotors waren in Reihe geschaltet. Eine Batterie diente als gemeinsame Stromversorgung für beide Kreise. Auf der Rotorachse hatte JACOBI eine Vorrichtung angeordnet, die als Vorläufer des heute verwendeten Stromwenders angesehen werden kann.

Für die kostspielige Weiterentwicklung fand JACOBI in Russland Förderer. Am 13. 09. 1838 fuhr auf der Neva in St. Petersburg ein Schiff, das von einem Jacobi-Motor mit \(220\rm{W}\) Leistung angetrieben wurde und mit ca. \(2,5\frac{{{\rm{km}}}}{{\rm{h}}}\) eine \(7,5\rm{km}\) lange Strecke zurücklegte. Im Jahre 1839 konnte die Leistung des Motors auf \(700\rm{W}\) gesteigert werden, was zu dieser Zeit ein sehr großer Erfolg war.

Ein Problem der frühen Motoren war die elektrische Energiequelle. JACOBI verwandte eine Zink-Platin-Batterie die besonders teuer war. Der Betrieb von Elektromotoren kostete ca. 25 mal so viel wie der von den damals üblichen Dampfmaschinen. Der allgemeine Durchbruch der Elektromotoren erfolgte erst mit der Erfindung der Dynamomaschine durch Werner von SIEMENS im Jahre 1866.

James Prescott JOULE (1818 - 1889)

James Prescott JOULE
(1818 - 1889)
von John Collier [Public domain], via Wikimedia Commons

James Prescott JOULE war ein englischer Physiker, der anfangs vor allem den Wirkungsgrad von Elektromotoren untersuchte.

Aufbauend auf einem tiefen religiösen Glauben, versuchte JOULE die Einheitlichkeit aller Kräfte in der Natur zu zeigen. Er führte 1840 das mechanische Äquivalent der Wärme ein, indem er die Temperaturzunahme bestimmte, die ein herunterfallendes Gewicht erzeugte, das durch eine Paddelanordnung eine Flüssigkeit umrührte. Er führte viele Versuche durch und fand heraus, dass im Durchschnitt ein Gewicht von 772 Pfund (\( = 0,5{\rm{kg}}\)), das eine Höhe von einem Fuß (\( = 30,48{\rm{cm}}\)) fällt, die Temperatur von einem Pfund Wasser um 1°F (\( = 0,56^\circ {\rm{C}}\)) erhöht. Dies war mit 4,15 Joule pro Kalorie in guter Übereinstimmung mit dem heutigen Wert: \(1{\rm{cal}} = 4,184{\rm{J}}\).

JOULE war nicht der erste, der die Äquivalenz von Wärme und mechanischer Energie forderte, aber es waren seine Versuche, die die Wissenschaftler von deren Bedeutung überzeugte. Er forderte nicht für sich, das Allgemeine Gesetz der Energieerhaltung gefunden zu haben. Seine Experimente waren aber sehr entscheidend dafür, dieses Gesetz so wie heute gängig zu formulieren. Zusätzlich zeigten die JOULE'schen Versuche, dass Wärme durch Bewegung erzeugt wird, ein Grundstein für die kinetische Deutung der Temperatur.

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