Rotation durch magnetische Kräfte
Zwei gleiche Pole, Nord und Nord sowie auch Süd und Süd stoßen einander ab. Nordpol und Südpol ziehen sich jedoch an. Der Rotor des Gleichstrommotors dreht sich deshalb solange, bis der Nordpol des Rotors zum Südpol des Stators zeigt. Damit sich der Rotor weiterdreht, musst du das Magnetfeld des Rotors umkehren. Klicke dazu auf den Rotor. Jetzt dreht sich der Rotor eine halbe Umdrehung weiter. Dieser Vorgang muss ständig wiederholt werden, um eine permanente Drehung zu bewirken.
Elektromagnetismus
Stromdurchflossene Spulen sind Elektromagneten. Die Spule besteht aus aufgewickeltem Draht, wobei die Windungen voneinander isoliert sind. Die Induktivität der Spule wird durch die Anzahl der Windungen, den Querschnitt und die Länge der Spule sowie das Material im Inneren der Spule bestimmt. Die Induktivität einer Spule wird in Henry gemessen und gibt dabei das Verhältnis an, wieviel magnetischer Fluss mit einem bestimmten Strom erzielt werden kann. Einzelne Wicklungen ergeben ein Magnetfeld. Viele Wicklungen ergeben ein intensives Gesamtfeld. Die Stärke einer Spule setzt sich aus der Induktivität und der Stromstärke zusammen. Ein Eisenkern in der Mitte der Spule erhöht die Magnetwirkung deutlich.
Polarität umkehren
Durch das Vertauschen der Polarität wechseln auch Nord- und Südpol der Spule. Durch das ständige Tauschen der Polarität werden auch Nord- und Südpol ständig gewechselt.
Polarität automatisch umkehren
Der Kommutator – auch Stromwender genannt – polt nach jeder halben Drehung die Rotorspule um. Jetzt dreht sich der Rotor kontinuierlich. Mit dem Schieberegler kannst du die Drehzahl steuern.
Technische Umsetzung
Ersetzt man den Rotor im oben gezeigten Bild durch einen Elektromagneten und polt diesen nach jeder halben Umdrehung um, so ergibt sich eine permanente Drehung. Technisch wird diese ständige Umpolung durch den Kommutator realisiert. Das Video dazu findest du gleich hier unten.
Das Zusammenspiel von Kommutator (Stromwender) und Kohlebürsten bewirkt, dass der Anker nach jeder halben Umdrehung umgepolt und damit ummagnetisiert wird.
Gleichstrommaschine mit fremderregtem Stator. Der Anker ist an eine Gleichstromversorgung angeschlossen. Der Stator ist an eine zweite Gleichstromversorgung angeschlossen.