Es gibt Elektromotoren... ...und es gibt Elektromotoren

Es gibt Elektromotoren...
...und es gibt Elektromotoren
"Normale" Elektromotoren benutzt
jeder täglich. Zwei weitere
Möglichkeiten, einen "Elektromotor"
aufzubauen, also elektrische Energie in
Bewegungsenergie umzuwandeln,
sehen Sie hier.
Das Barlowsche Rad
Das Barlowsche Rad ist eine
Kupferscheibe im Magnetfeld eines
Hufeisenmagneten, die sich dreht, sobald
ein Strom von der Achse zum
Scheibenrand fließt.
Mit der Linken-Hand-Regel läßt sich die Richtung der
Lorentzkraft auf eine bewegte Ladung ermitteln.
Zauberei?
Nein, Grund hierfür ist die sogenannte
Lorentzkraft, die auf bewegte geladene
Teilchen - und Strom ist ja nichts anderes
als bewegte Elektronen - in einem
Magnetfeld wirkt. Die Richtung, in die sie
wirkt, steht senkrecht auf der Bewegungsrichtung und der Richtung der Magnetfeldlinien und lässt sich mit Hilfe der LinkenHand-Regel bestimmen.
Was passiert? Viele Elektronen werden
in eine Richtung abgelenkt, das Rad dreht
sich.
Der elektrische Wind
Vorsicht, der Name ist trügerisch. Unser
Elektrisches-Wind-Rad funktioniert auch
bei Windstille. Es macht seinen Wind
nämlich selbst!
Am Barlowschen Rad ist die Wirkung der Lorentzkraft gut zu
erkennen. Für maschinelle Anwendungen ist der Wirkungsgrad allerdings viel zu gering.
KS_Motorensammlung_1_3.pdf
Die Spitze macht´s
Verantwortlich für die Rotation des
Rades ist das große elektrische Feld, das
sich an den Spitzen aufbaut (siehe Bild).
In diesem starken Feld werden einzelne
freie Elektronen so stark beschleunigt,
dass sie die Luft ionisieren können.
Das heißt, sie stoßen mit den Molekülen
in der Luft (z.B. Sauerstoff) zusammen
und schlagen dabei ein Elektron aus dem
Molekül. Übrig bleiben also ein negativ
geladenes Elektron und ein positiv geladenes Sauerstoffion.
Die so entstandenen Ionen werden von
der Spitze weg beschleunigt, denn gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Das
nennt man den elektrischen Wind.
Dadurch entsteht ein Rückstoß und das
Rad beginnt sich zu drehen.
Verlauf der elektrischen Feldlinien. Man erkennt gut die große
Feldstärke an der Spitze (größere Anzahl von Feldlinien im
gleich großen Quadrat).
Die Elektronen, die gleichzeitig angezogen werden, bremsen das Rad wieder ein
wenig ab, wegen ihrer rund 10000mal
geringeren Masse fällt das jedoch nicht
ins Gewicht. Viel wichtiger ist, dass sie
noch weitere Moleküle ionisieren, denn
erst durch diesen Lawineneffekt entstehen
genügend Ionen um das Rad zu drehen.
Hochschule:
Universität Stuttgart
Institut:
5. Physikalisches Institut
Unter Leitung von:
Prof. Dr. Tilman Pfau
Kontakt:
http://www.physik.uni-stuttgart.de/institute/pi/5/index.html
Interessante Webseiten:
http://www.gym-don.de/aktuell/physik/seite3.htm