Elektromotorisches Prinzip - eine kurze Erklärung

  • Befindet sich ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld und fließt durch diesen Leiter Strom, so wirkt auf den Leiter eine Kraft, die Lorentzkraft. Dieser Zusammenhang ist als elektromotorisches Prinzip bekannt, da er im Elektromotor zur Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie genutzt wird. Die Lorentzkraft wirkt generell auf bewegte Ladungsträger in einem magnetischen Feld, auch wenn es sich dabei um frei bewegliche Ladungsträger handelt.
  • Die Lorentzkraft wirkt sowohl senkrecht zum Stromfluss als auch senkrecht zu den Feldlinien des magnetischen Feldes. Die Kraftrichtung können Sie mithilfe der Dreifingerregel bestimmen. Spreizen Sie an Ihrer rechten Hand den Daumen ab, strecken Sie den Zeigefinger aus und stellen Sie den Mittelfinger senkrecht zum Zeigefinger. Wenn Sie die Hand so halten, dass der Daumen die Richtung des Stromflusses angibt, so zeigt der Zeigefinger die Richtung der magnetischen Feldlinien und am Mittelfinger können Sie die Richtung der Lorentzkraft erkennen.
  • Wenn der Strom parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes fließt, kann das Magnetfeld keine Kraft auf den elektrischen Leiter ausüben.

Die Nutzung dieses Prinzips im Elektromotor

  • Elektromotorisches Prinzip heißt dieser Zusammenhang, weil damit im Elektromotor eine Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie stattfindet. In einem Gleichstromelektromotor ist eine Leiterschleife drehbar in einem Magnetfeld zwischen zwei festen Dauermagneten gelagert.
  • Sobald Strom durch die Leiterschleife fließt, sorgt die Lorentzkraft dafür, dass sich die Leiterschleife entsprechend der Richtung des Stromflusses ausrichtet. Sie führt zunächst eine halbe Drehung aus.
  • Im Anker der Leiterschleife wird durch den sogenannten Kommutator die Stromrichtung nach jeder halben Drehung geändert. Dadurch muss sich die Leiterschleife immer wieder neu ausrichten und es entsteht eine Drehbewegung. Elektrische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.