Experiment der Woche: Draht drehender Homopolarmotor

Mit Experimenten werden wir alle zu Abenteurern, die die Welt entdecken wollen. Experimente machen naturwissenschaftliche Phänomene be"greifbar" und naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten können so besser verstanden und nachhaltig gefestigt werden.

Die folgenden Experimente zeigen das Funktionsprinzip der Elektromotoren und die Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und elektrischem Strom, die den Rotor in Bewegung versetzt. Die Elektromotoren wandeln einen Teil ihrer elektrischen Energie in mechanische Energie um und finden somit viele Anwendungen in Industrie und Mobilität.



Dafür wird benötigt: Batterie AA, 15cm Kupferdraht und einen Neodym-Magneten

Kupferdraht abisolierenSo wird es gemacht:

Die zwei Enden und einen kleinen Bereich in der Mitte des Drahts abisolieren (s. Abb.). Der Draht kann so gebogen werden wie in der nebenstehenden Abbildung - wer es passend zu Weihnachten möchte, biegt den Draht zu einem Weihnachtsbaum. :-) Nun die Batterie auf dem Magneten platzieren. Den Draht mit der abisolierten Spitze so auf der Batterie platzieren, dass die zwei Enden den Magneten leicht berühren.


Versuchsauswertung:

Versuch AuswertungSobald der Draht auf der Batterie platziert ist und die beiden Enden den Magneten berühren, wird der Stromkreis geschlossen. Jeder bewegte Ladungsträger innerhalb eines Magnetfelds erfährt eine Kraft, die sogenannte Lorentz-Kraft.

Mithilfe der Drei-Finger-Regel kann die Richtung der wirkenden Lorentz-Kraft bestimmt werden. Sie führt die Drehrichtung des Drahts herbei s. Abb. rechts.

Wenn sich die Polarität der Batterie oder des Magneten ändert, dreht sich der Draht in die entgegengesetzte Richtung.

 

Hier finden Sie das Arbeitsblatt zum "Draht drehenden Homopolarmotor" für die 5. - 8. Klasse zum Download. Und hier das Arbeitsblatt zum "Draht drehenden Homopolarmotor" ab der 9. Klasse.


Sicherheitshinweise

Neodym-Magnete sind keine Kinderspielzeuge. Die Schüler*innen dürfen sie nur unter Aufsicht verwenden. Die Neodym-Magnete können die Funktion medizinischer Geräte wie Herzschrittmacher oder Defibrillatoren beeinflussen. Achten Sie bitte stets darauf, dass keine Körperregionen zwischen Magnete und ferromagnetische Materialien geraten, da ansonsten Quetschungen entstehen können. In der Nähe der Magnete dürfen sich keine ferromagnetischen Teile (Werkzeuge, Nägel, Messer) befinden. Elektronische Geräte (wie Handys und Laptops), Uhren, Kredit- und Speicherkarten können beschädigt werden, wenn sie sich in der Nähe des starken Magnetfelds befinden.

Der Kupferdraht kann sich nach kurzer Zeit erhitzen. Empfohlene maximale Versuchszeit 1 Min.

Die Spitze und das Gewinde einer Schraube sind besonders scharfkantig, daher eine vorsichtige Handhabe, um Verletzungen zu vermeiden.

Vollständig geladene Batterien mit 1,5 V sind nach etwa 12 Minuten Motorlaufzeit entladen. Nach der Verwendung müssen die Batterien in die dafür vorgesehenen Rücknahmesysteme überführt werden.


Haben wir das Interesse an naturwissenschaftlichen Experimenten geweckt?

Hier eine kleine Auswahl unsererExperimentier-Sets für den Sachunterricht.