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Elektromotorische Kraft

Elektromotorische Kraft. Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters. Ist die Bewegungsrichtung der Elektronen bekannt, kann mit der „Faustregel“ der Richtungssinn der Feldlinien ermittelt werden. (Ch. Oersted 1820). Linke-Faust-Regel:.

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Elektromotorische Kraft

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Presentation Transcript

  1. Elektromotorische Kraft

  2. Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters Ist die Bewegungsrichtung der Elektronen bekannt, kann mit der „Faustregel“ der Richtungssinn der Feldlinien ermittelt werden. (Ch. Oersted 1820) Linke-Faust-Regel: Dabei zeigt bei der physikalischen Stromrichtung der Daumen der linken Hand in Stromrichtung, die Finger geben die Magnetfeldrichtung an.

  3. Kraft FL = 1 N Länge l= 1 m Strom I = 1 A Stärke des Magnetfeldes: B = 1 T (Tesla) Leiterschaukel Kräfte auf Ströme im Magnetfeld: 1. Magnetfeld eines äußeren Magneten 2. Bewegung der Elektronen 3. Kraftwirkung auf den Leiter (Lorentzkraft FL) .

  4. Hendrik A. Lorentz (1853-1928) B v FL Die Lorentzkraft Auf Elektronen (Ladungen), die sich in einem Magnetfeld bewegen, wirkt eine Kraft. Sie heißt Lorentzkraft FL. Sie wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfelds. Kathodenstrahlröhre: Ablenkspule

  5. Masse des Elektrons me Kräftegleichgewicht: Fadenstrahlrohr Geschwindigkeit vüber : mit Beschleunigungsspannung U0 Elementarladung e (Millikan-Versuch)

  6. UVW-Regel: Ursache: Strom(richtung) → Daumen Vermittlung: Magnetfeld → Zeigefinger (Kraft)Wirkung: Bewegungsrichtung → Mittelfinger Richtung und Größe der Lorentzkraft U V W 6

  7. Zurück zur Leiterschaukel . W FL Elektronenflussrichtung FL V B FG1 U FG2

  8. Kraft F bei Wechselstrom N N S Dauermagnet S N S Anwendungsbeispiel: Lautsprecher Membran Zentrierspinne Korb Schwingspulen Polkern mit unterer Polplatte

  9. Stromdurchflossene Leiterschleife im Magnetfeld 1. Magnetfeld B eines äußeren Magneten 2. Bewegung v der Elektronen 3. Kraftwirkung auf den Leiter (Lorentzkraft FL) FL v B „Totpunkt“ ist erreicht, wenn die Spulenwindung senkrecht steht. (Lorentz-Kräfte FL kompensieren sich und üben kein Drehmoment mehr aus.) B - + v FL

  10. Drehspulinstrument • (1) Weicheisenkern • vermindert magn. Widerstand • homogenes Feld im Luftspalt • (2) Permanentmagnet • (3) Polschuhe • (4) Skala • (5) Spiegelskala • (6) Rückstellfeder • (7) Drehspule • (8) Ruhelage • (9) Maximalausschlag • (10) Spulenkörper • (11) Justierschraube • (12) Zeiger • (13) Südpol • (14) Nordpol

  11. Spule im Magnetfeld Die Spulenbewegung lässt sich über das Magnetfeld der Spule bestimmen (Linke-Hand-Regel): S S N N Elektronenbewegung

  12. Elektromotor 1 Um eine fortlaufende Drehbewegung zu erhalten, benötigt der Motor einen selbstregelnden, drehfähigen Anschluss (Kommutator, Kollektor). hier: Gleichstrommotor mit Dauermagnet Was passiert bei Wechselspannung ? Anker dreht bis in den „Totpunkt“ und bleibt dort stehen. www.walter-fendt.de www.wikipedia.de - +

  13. Elektromotor 2 • Universalmotor • Stator ist kein Dauermagnet, sondern eine Spule. • Anker- und Statorspule sind in Reihe • (Reihenschluß) www.wikipedia.de - + Gleichsspannung Statorspule bewirkt konstantes Magnetfeld wie ein Dauermagnet.( = Gleichstrommotor mit Dauermagnet) ~ ~ Wechselspannung Anker- und Statorspule polen gleichzeitig um, wodurch der Drehsinnkonstant bleibt . „Totpunkt“ gibt es immer noch, in dem sich ungleichnamige Pole von Anker- und Stator gegenüberstehen (Abhilfe: Kommutator) 13

  14. Verschiedene Formen von Elektromotoren Gleichstrommotor (Scheibenwischermotor Trabant) www.wikipedia.de www.wikipedia.de Wechselstrommotor (Reihenschlussmotor, Antrieb der Radialturbine eines Staubsaugers) 14

  15. Reihenschluß-Elektromotor • Wechselspannung (AC): • Haushaltsgeräte (Staubsauger, Mixer, Haartrockner, …) • Werkzeuge (Bohrmaschine, Kreissägen, Hobel, Schleifmaschinen, …) • Eisenbahn (bis 2003 in der Baureihe E 103, • ab 1979 Drehstromtechnik mit E 120) • Gleichspannung (DC): • Fahrzeug-Startermotoren (Autoanlasser, …) • Golfwägen und Elektrofahrzeuge (Rollstuhl, …) E 103 E 120 15

  16. Hall-Effekt + - - - + + - + + - + Edwin Herbert Hall 1855-1938 d EH b - - - - - - - UH + + + + + +

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