How does an Electric Motor work? (DC Motor)

Summary

In diesem Video erklärt Jared die Grundlagen der Funktionsweise eines Elektromotors. Er beginnt mit der Erklärung von Stromkreisen und Magneten und zeigt, wie elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen können. Mit Hilfe eines Elektromagneten wird das Prinzip der Drehbewegung erläutert. Durch die Verwendung eines Kommutators und Bürsten wird die Polung des Magneten umgekehrt, was eine kontinuierliche Drehbewegung ermöglicht. Weitere Details zum Aufbau und zur Funktionsweise eines Gleichstrommotors sowie zur Bedeutung von Drahtwicklungen und Stromstärke zur Steigerung der Drehmomentkraft werden ebenfalls behandelt.

Takeaways

• 😀 Ein Stromkreis besteht aus einer Batterie, Drähten und einem elektrischen Gerät, das Strom benötigt, wie eine Glühbirne. Der Strom fließt nur, wenn der Kreislauf geschlossen ist.
• 😀 Der Fluss von Elektrizität durch einen Draht wird als 'konventioneller Stromfluss' bezeichnet, und dieser kann umgekehrt werden, indem man die Batterie dreht.
• 😀 Ein Magnet hat zwei Pole (Nord- und Südpol), die sich anziehen oder abstoßen, je nachdem, ob sie entgegengesetzt oder gleich sind.
• 😀 Ein Magnet besteht aus kleineren magnetischen Bereichen, die ausgerichtet sind. Wenn sie sich ausrichten, bilden sie einen permanenten Magneten.
• 😀 Ein Elektromagnet wird durch elektrischen Strom erzeugt, der die magnetischen Bereiche in einem Draht ausrichtet. Elektromagnete können ein- und ausgeschaltet werden.
• 😀 Wenn der Strom in einem Elektromagneten umgekehrt wird, wechseln die Pole, was als Umkehrung der Polarität bezeichnet wird.
• 😀 Ein Elektromagnet kann durch Umkehren des Stroms oder durch Umstecken der Drähte in seiner Polarität verändert werden.
• 😀 Ein elektromagnetischer Motor kann durch die Wechselwirkung von Magneten und Elektromagneten in Bewegung gesetzt werden. Wenn die Polarität umgeschaltet wird, dreht sich der Magnet weiter.
• 😀 Um den Motor effizienter zu machen, wird ein Kommutator hinzugefügt, der automatisch die Polarität des Elektromagneten umschaltet, sodass der Motor weiterdreht.
• 😀 Der Armatur (oder Rotor) eines Motors kann mehrere Drahtschleifen enthalten, die nacheinander eingeschaltet werden, um eine kontinuierliche Drehbewegung zu gewährleisten.
• 😀 Die Drehkraft des Motors, auch als Drehmoment bezeichnet, kann durch das Wickeln von mehr Draht oder das Erhöhen des Stroms verstärkt werden, was zu einer schnelleren Drehung führt.

Q & A

Was ist ein Stromkreis und warum ist er wichtig für das Funktionieren eines elektrischen Motors?

Ein Stromkreis besteht aus einer Batterie, Drähten und einem Gerät, das Elektrizität nutzt, wie z. B. einer Glühbirne. Der Strom muss durch den Kreis fließen, damit das Gerät funktioniert. Wenn der Kreis unterbrochen ist, stoppt der Strom und das Gerät geht aus. Der Stromkreis ist wichtig, weil er die Grundlage für das Funktionieren von elektrischen Geräten, einschließlich Motoren, bildet.

Was ist der Unterschied zwischen einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten?

Ein Permanentmagnet hat magnetische Pole, die immer in dieselbe Richtung ausgerichtet sind und nicht abgeschaltet werden können. Ein Elektromagnet wird hingegen durch elektrischen Strom erzeugt und kann ein- oder ausgeschaltet werden, indem der Stromfluss umgekehrt wird, wodurch sich die magnetischen Pole ändern.

Wie funktioniert ein Elektromagnet?

Ein Elektromagnet entsteht, indem ein Draht mehrfach um ein Metallstück gewickelt wird und Strom durch den Draht fließt. Der erzeugte Strom richtet die magnetischen Bereiche im Metall aus, wodurch der Elektromagnet die gleichen Eigenschaften wie ein Permanentmagnet bekommt, aber der Magnetismus umkehrbar ist, wenn der Stromfluss geändert wird.

Was passiert, wenn der Stromfluss in einem Elektromagneten umgekehrt wird?

Wenn der Stromfluss umgekehrt wird, ändern sich die magnetischen Pole des Elektromagneten. Der Nordpol wird zum Südpol und umgekehrt, was dazu führt, dass der Elektromagnet seine Ausrichtung ändert und bei Wechselwirkung mit anderen Magneten eine neue Bewegung erzeugt.

Wie trägt der Kommutator zum Funktionieren eines Motors bei?

Der Kommutator ist ein Ring mit Lücken an den gegenüberliegenden Seiten, der mit der Armatur rotiert. Er sorgt dafür, dass der Stromfluss regelmäßig umgekehrt wird, während die Bürsten den Kommutator berühren, sodass sich der Elektromagnet ständig umpolt und die Armatur weiterdreht.

Was ist der Unterschied zwischen der Armatur und dem Stator in einem Motor?

Der Stator ist der unbewegliche Teil des Motors, der in der Regel aus Permanentmagneten besteht. Die Armatur, auch Rotor genannt, ist der sich drehende Teil des Motors, der in diesem Fall aus einer Drahtwicklung besteht, die durch den Strom magnetisiert wird und sich aufgrund des Magnetismus dreht.

Warum ist es wichtig, dass der Motor kontinuierlich dreht?

Eine kontinuierliche Drehbewegung ist wichtig, weil sie die mechanische Energie erzeugt, die von Motoren in eine andere Form von Bewegung umgewandelt werden kann, zum Beispiel in eine Hin- und Herbewegung in einem Lüfter oder einer elektrischen Säge.

Wie wird die Drehzahl eines Motors verbessert?

Die Drehzahl eines Motors kann durch die Erhöhung der Drahtwindungen in der Armatur oder durch die Erhöhung der Spannung (mehr Strom) gesteigert werden. Mehr Windungen und höherer Strom erzeugen stärkere Elektromagnete, die den Motor schneller drehen lassen.

Was ist das Drehmoment (Torque) in Bezug auf einen Elektromotor?

Drehmoment (Torque) ist die Kraft, die die Armatur zum Drehen bringt. Ein stärkeres Drehmoment führt zu einer schnelleren Drehung des Motors. Dies kann durch stärkere Elektromagnete oder mehr Windungen im Draht erreicht werden.

Was passiert, wenn mehr Drahtwindungen in der Armatur verwendet werden?

Mehr Drahtwindungen in der Armatur erhöhen die Stärke des Elektromagneten, was zu einem stärkeren Drehmoment führt. Dies bedeutet, dass der Motor schneller drehen kann, da der Magnetismus stärker wird und eine größere Anziehungskraft oder Abstoßung erzeugt.