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Erklären Sie einen funktionierenden Elektromotor:
[Einleitung]
[Die Einleitung soll zum Thema hinführen. Sie tut das, indem Sie
allgemeine Aussagen zum Gegenstand vornimmt. Oft beinhaltet die Einleitung einen
Rückblick in die Vergangenheit]
Das einfache Wirkungsprinzip, das breite Einsatzspektrum sowie die hohe
Verfügbarkeit von Elektrizität haben den Elektromotor zu einem Gerät gemacht,
das uns heute überall begegnet: Elektromotoren treiben CD-Spieler an, bohren bei
Zahnärzten, lassen Fahrzeuge an und wenden riesige Kreuzer.
[Hauptteil/ Allgemein]
[Der erste Hauptteil erklärt das Wirkungsprinzip allgemein und abstrakt,
also das Grundlegende eines Elektromotors, Aussagen, die auf alle Elektromotoren
zutreffen]
Der Elektromotor basiert auf dem einfachen physikalischen Gesetz, dass sich
gleichnamige magnetische Pole abstoßen, während sich ungleichnamige Pole
anziehen. Weil ein von einem Strom durchflossener Leiter ein Magnetfeld aufbaut,
dessen Polung von der Richtung des ihn durchfließenden Stroms abhängt, kann
durch die Umpolung von Plus- und Minuspol der Stromzufuhr auch das Magnetfeld
einfach ‚herumgedreht’ werden. Zeitlich geschickt abgestimmt, kann damit eine
stetige Bewegung erzeugt werden.
[Hauptteil/ Besonders]
[Der zweite Hauptteil erklärt das Wirkungsprinzip an einem konkreten Beispiel
und geht dabei auf die Details ein. Der Mechanismus wird Schritt für Schritt
durchgegangen.]
Es müssen drei Zustände des Motors unterschieden werden:
 | Pos 0
In einen Dauermagneten sei ein Sackloch gebohrt. Darin sei ein Doppel-T-Anker
genannter Elektromagnet drehbar aufgehängt. Wenn dieser nun so mit Strom
durchflossen wird, dass sein Nordpol auf den Nordpol des Dauermagneten (und
also auf der anderen Seite der Südpol des Elektromagneten auf den Südpol
des Dauermagneten) stößt, dann bewirken die Abstoßungskräfte, dass der
bewegliche Doppel-T-Anker sich vom Nordpol weg bewegt. |
| Pos 1
Hat sich der Anker um 90 Grad gedreht, dann wirken vor allem die
Anziehungskräfte der ungleichnamigen Pole von Dauermagnet und Elektromagnet
und verstärken die Kreisbewegung des Ankers |
| Pos 2
In dem Moment, wo der Nordpol des Ankers zu dem Südpol des Dauermagneten
weist, wird die Stromzufuhr des Elektromagneten umgepolt, so dass sich auch
sein magnetisches Feld umkehrt: wo vorher Nordpol war, ist nun Südpol und vice
versa. Zwar wird kurzzeitig keine Energie zugeführt, so dass für einen kleinen
Moment kein Magnetfeld besteht. Mit dem Schwung des T-Ankers kann dieser ‚Totpunkt’
aber überwunden werden. |
| Pos 0’
Nun befindet sich der Doppel-T-Anker wieder in der Ausgangssituation und es
schließen sich immer wieder die oben beschriebenen Schritte an: Abstoßung,
Anziehung, Umpolung … |
Die Umpolung kann auf vielerlei Weise durchgeführt werden. Z.B. könnte man
einfach auf einer Seite des Ankers zwei elektrische Schleif-Kontakte anbringen,
über welche dem Elektromagneten Strom zugeführt wird. Diese Kontakte würden bei
der Drehbewegung auf kreisrunden Leitungen laufen. Nun muss nur noch dafür
gesorgt werden, dass die äußere Leitung in der rechten Hälfte des Sacklochs mit
dem gleichen elektrischen Pol wie die innere Leitung auf der linken Hälfte
gespeist würde (und entsprechend die innere Leitung der rechten Hälfte mit der
äußeren Leitung der linken Hälfte). So wird der Elektromagnet immer umgepolt,
wenn sich gerade unterschiedliche Pole gegenüberstehen (Pos 2), was einen neuen
Bewegungszyklus auslöst. Solange der Motor mit Strom versorgt wird, geht die
Bewegung dann unaufhörlich weiter.
[Schluss]
[Der Schluss führt vom Gegenstand wieder weg, indem er ihn wieder in
einen allgemeinen Zusammenhang stellt - oft beinhaltet der Schluss einen
Ausblick in die Zukunft]
Elektromotoren basieren zwar auf ganz simplen Prinzipien, weil sie vor Ort aber
keine Abgase bilden, sich mit Solarenergie betreiben und in der Nano-Technik
nutzen lassen, gehören Sie längst noch nicht zum Alten Eisen, sondern sind die
Motoren der Zukunft.
[Skizze]
[Die Skizze soll/ die Skizzen sollen den im zweiten Hauptteil konkret
beschriebenen Mechanismus illustrieren]
[Beschriftet, farbig, mehrere Ansichten, Bewegungspfeile] |
