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Naturwissenschaften – Grade 12 · Einheit 3: Netzstrom und Elektromagnetismus

Der Motoreffekt

Nutze F = B I l und die Linke-Hand-Regel nach Fleming, um zu erklären, wie Elektromotoren funktionieren.

Befindet sich ein stromdurchflossener Draht in einem Magnetfeld, wirken die beiden Felder aufeinander ein, und der Draht erfährt eine Kraft: der Motoreffekt. Die Kraft ist am größten, wenn der Draht senkrecht zum Feld steht. Ihr Betrag ist F = B I l, wobei B die magnetische Flussdichte in Tesla (T) ist, I die Stromstärke in Ampere und l die Länge des Drahtes im Feld in Metern.

Die Linke-Hand-Regel nach Fleming gibt die Richtung an: Der Zeigefinger zeigt entlang des Feldes (Nord nach Süd), der Mittelfinger entlang des Stroms (von Plus nach Minus), und der Daumen zeigt die Bewegung. In einem Gleichstrommotor sitzt eine Spule in einem Magnetfeld; die Kräfte auf gegenüberliegende Seiten wirken in entgegengesetzte Richtungen, sodass sie sich dreht. Ein Kommutator mit geteiltem Ring (Stromwender) kehrt den Strom bei jeder halben Umdrehung um, damit sie sich weiter in dieselbe Richtung dreht. Auch Lautsprecher nutzen den Motoreffekt.

Beispiel mit Lösung

Ein 0.5 m langer Draht führt 2 A senkrecht zu einem 0.1-T-Feld. Wie groß ist die Kraft?

  1. F = B I l.
  2. F = 0.1 × 2 × 0.5.

Antwort:F = 0.1 N.

Schlüsselwörter

Motoreffekt
Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht in einem Magnetfeld
magnetische Flussdichte
Stärke eines Feldes, in Tesla
Linke-Hand-Regel nach Fleming
ermittelt die Richtung der Kraft
Kommutator (Stromwender)
kehrt in einem Gleichstrommotor bei jeder halben Umdrehung den Strom um
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-PS2-5