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...erforsche: Der Elektromotor

Die Kompassnadel in der vorherigen Sequenz zeigt es sehr schön: Wenn du sie mit Hilfe der Spule im richtigen Takt anziehst und sie dann weiterschwingen lässt, kommt sie in eine Drehbewegung mit erheblichem Schwung. Genau so funktioniert auch ein Elektromotor, nur dass alles viel schneller geht.

Elektromotor explore-it

Baue einen Elektromotor

Du brauchst einen Dauermagneten (zwei Ringmagnete) und einen Elektromagneten (Spule) mit einer Drehachse (Messing-Stecknadeln), der sich im richtigen Takt ein- und ausschaltet (Unterbrecher). Natürlich geht das nicht ohne Strom. Darum brauchst du auch eine Spannungsquelle (Batterie).

Elektromotor

Material

  • Hartschaumplatten
  • Spannungsquelle (mit zwei kleinen Magneten an den Polen!)
  • 2 Ringmagnete
  • 30 cm isolierte Litze, 2 Sicherheitsnadeln
  • 2 Messing-Stecknadeln (Achsen). Eine der beiden Stecknadeln hat eine Filzstiftlinie, die den Stromfluss unterbricht.
  • ein Stück Balsaholz als Spulenkörper
  • Doppelklebeband
Elektromotor erforschen Ziehe auf der Hartschaumplatte zwei parallele Linien im Abstand von 3 cm. Die Linien dienen zur Orientierung beim Zusammenbau des Elektromotors.
Elektromotor erforschen Befestige mit einem Doppelklebeband in der Mitte der unteren Linie die Spannungsquelle (mit den beiden kleinen Magneten an den Polen).

Hefte die beiden Ringmagnete waagrecht an die Batterie.
Elektromotor erforschen Spreize die beiden Sicherheitsnadeln zu einem rechten Winkel. Als Mass für den rechten Winkel dienen die Kanten der Hartschaumplatte.
Elektromotor erforschen Stecke die gespreizten Sicherheitsnadeln senkrecht entlang der oberen Linie tief in den Hartschaum hinein.

Der Abstand zwischen den Sicherheitsnadeln entspricht der Länge der Batterie.
Elektromotor erforschen Stecke auf beiden Seiten die zwei Messing-Stecknadeln 1cm tief waagrecht in die Mitte des Spulenkörpers.
Achtung: Die Messing-Stecknadeln dürfen sich an den Spitzen nicht berühren!
Elektromotor erforschen Es ist wichtig, dass die beiden Messing-Stecknadeln eine Linie bilden. Diese waagrechte Lage müssen sie bis zum Schluss unbedingt beibehalten!

Die abisolierten Enden der Litze werden zu einem kompakten Draht gedreht.
Elektromotor erforschen Wickle das eine Draht-Ende satt um die erste Messing-Steckndel.

Wähle zuerst die Stecknadel mit dem schwarzen Strich. Diese Nadel ist der "Unterbrecher", denn die Lackfarbe leitet den elektrischen Strom nicht.
Elektromotor erforschen Die Litze wird immer in der gleichen Richtung entlang der Mitte und nah an den Stecknadeln vorbei um den Spulenkörper herum gewickelt.

Wickle das zweite Draht-Ende satt um die zweite Messing-Stecknadel. - Die Spule ist fertig!
Elektromotor erforschen Vor dem Einsetzen der Spule sollte kein Strom fliessen. Der Kontakt zur Spannungsquelle wird duch das Ausschwenken einer Sicherheitsnadel (Schalter) unterbrochen.

Lege die Spule sorgfältig in die Halterungen der Sicherheitsnadeln ein.
Elektromotor erforschen Um ein ungewolltes Zuklappen des "Schalters" zu verhindern, wird ein Stück Papier (oder das Stück Schleifpapier) zwischen Sicherheitsnadel und Spannungsquelle geklemmt.

Alle Teile nochmals gut ausrichen.
Elektromotor erforschen Stelle mit der Sicherheitsnadel den Kontakt zur Spannungsquelle her. Drehe die Spule leicht von Hand - und schon läuft der Motor!

Und? - Läuft die Sache rund?

explore-it
Experimente mit dem Elektromotor

Finde heraus, wie viele Möglichkeiten es gibt, die Drehrichtung der Spule zu ändern.
Finde heraus, wie du den Elektromotor noch stärker machen kannst.

... erforsche: Untersuche mit dieser Animation, wie dein Elektromotor funktioniert!

Du kannst das Bild des drehenden Motors verändern: Die unsichtbaren Magnetkräfte werden dargestellt. Dies hilft dir, die Funktion des Motors zu verstehen.

 

... erforsche: Schritt für Schritt - Erklärungen, wie dein Elektromotor funktioniert

Weil es etwas kompliziert ist, zeigen wir es dir gleich zweimal. Im ersten Durchgang achtest du vor allem auf den Unterbrecher: Wann lässt er den Strom fliessen, wann unterbricht er den Stromfluss?

EMotErkl01
  • Die Spule ist in Ruhestellung.
  • Der Unterbrecher (schwarze Filzstiftlinie) zeigt nach oben.
  • Eine Sicherheitsnadel ist von der Batterie weggeschwenkt. Es fliesst darum kein Strom!
EMotErkl02
  • Die Sicherheitsnadel macht Kontakt mit der Batterie – Es fliesst Strom (rot).
  • Die Spule wird zum Elektromagneten und baut zwei Pole auf (+ / -).
  • Der der Spule zugewandte Pol des Dauermagneten tritt in Wechselwirkung mit den Polen des Elektromagneten: Gleiche Pole stossen sich ab. Ungleiche Pole ziehen sich an.
EMotErkl03
  • Die Spule beginnt zu drehen (vielleicht müssen wir ihr dabei etwas nachhelfen).
  • Beim Drehen kippt der Unterbrecher (schwarze Linie) nach unten …
EMotErkl04
  • … und kommt auf die Sicherheitsnadel zu liegen.
  • Der Unterbrecher verhindert den elektrischen Kontakt zur Sicherheitsnadel und der Stromfluss wird dadurch unterbrochen.
  • Die Pole (+ / -) der Spule verschwinden.
EMotErkl05
  • Aufgrund der Masse der Spule dreht diese aber trotzdem weiter …
  • und der Unterbrecher wandert nach oben.
EMotErkl06
  • Der elektrische Kontakt zur Sicherheitsnadel ist wieder hergestellt – Es fliesst Strom (rot).
  • Die Spule wird zum Elektromagneten und baut zwei Pole auf (+ / -).
  • Der der Spule zugewandte Pol des Dauermagneten tritt in Wechselwirkung mit den Polen des Elektromagneten: Gleiche Pole stossen sich ab. Ungleiche Pole ziehen sich an… usw.… usw. ...
EMotErkl07
  • Der Elektromotor läuft …

Im zweiten Durchgang achtet vor allem auf die Pole (+/-) des Elektromagneten: Wann werden sie aufgebaut, wann verschwinden sie und warum dreht sich die Spule?
 
EMotErkl08
  • Die Spule ist in Ruhestellung.
  • Der Unterbrecher (schwarze Filzstiftlinie) zeigt nach oben.
  • Eine Sicherheitsnadel ist von der Batterie weggeschwenkt, es fliesst darum kein Strom!
EMotErkl09
  • Die Sicherheitsnadel macht Kontakt mit der Batterie – Es fliesst Strom (rot).
  • Die Spule wird zum Elektromagneten und baut zwei Pole auf (+ / -).
  • Der der Spule zugewandte Pol des Dauermagneten tritt in Wechselwirkung mit den Polen des Elektromagneten: Gleiche Pole stossen sich ab. Ungleiche Pole ziehen sich an.
EMotErkl10
  • Die Spule beginnt zu drehen (vielleicht müssen wir ihr dabei etwas nachhelfen).
  • Beim Drehen kippt der Unterbrecher (schwarze Linie) nach unten …
EMotErkl12
  • … und kommt auf die Sicherheitsnadel zu liegen.
  • Der Unterbrecher verhindert den elektrischen Kontakt zur Sicherheitsnadel und der Stromfluss wird dadurch unterbrochen.
  • Die Pole (+ / -) der Spule verschwinden.
EMotErkl13
  • Aufgrund der Masse der Spule dreht diese aber trotzdem weiter …
  • und der Unterbrecher wandert nach oben.
EMotErkl14
  • Der elektrische Kontakt zur Sicherheitsnadel ist wieder hergestellt – Es fliesst Strom (rot).
  • Die Spule wird zum Elektromagneten und baut zwei Pole auf (+ / -).
  • Der der Spule zugewandte Pol des Dauermagneten tritt in Wechselwirkung mit den Polen des Elektromagneten: Gleiche Pole stossen sich ab. Ungleiche Pole ziehen sich an… usw.… usw. …
EMotErkl07
  • Der Elektromotor läuft …Gratulation!
Aussagen von Experten

Wer ist explore-it

gemeinnütziger Vereinein gemeinnütziger Verein
Die Leistungsvereinbarungen mit den Trägern von explore-it sehen vor, dass explore-it vom Projektstatus weg zum Anbieter von Lehr- und Lernmaterial wird. Als Forschungs- und Entwicklungsprojekt an Pädagogischen Hochschulen war es nicht möglich Materialien und Dienstleistungen zum Kauf anzubieten. Aus diesem Grund wurde in Absprache mit den Partnern der Verein explore-it gegründet. Zweck des Vereins ist die Förderung von Technikverständnis und Naturwissenschaften bei Kindern und Jugendlichen. Der Verein hat ausschliesslich Non-Profit-Charakter und ist seit Februar 2010 steuerbefreit. Die explore-it-Materialien werden von der arwo Stiftung (Arbeiten und Wohnen für erwachsene Menschen mit einer Beeinträchtigung) in Wettingen AG assembliert.
 
Stiftungeine Stiftung
Um vermehrt Gönnergelder zu erhalten und diese weiterhin zweckgebunden einzusetzen, hat der Verein im August 2012 die "Stiftung explore-it" ins Leben gerufen. Ziel ist die Förderung des Verständnisses und der Innovationsfähigkeit bei Kindern und Jugendlichen für Technik und Naturwissenschaften und die Unterstützung und Finanzierung der Aktivitäten des Vereins explore-it.      

Forschungs- und Entwicklungsprojektein Forschungs- und Entwicklungsprojekt
explore-it geht zurück auf einen Spin-off der Pädagogischen Hochschule Wallis (PHVS) und der PH der Fachhochschule Nordwestschweiz (PH FHNW) aus dem Jahr 2008.
 

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