Mit Experimenten werden wir alle zu Abenteurern, die die Welt entdecken wollen. Experimente machen naturwissenschaftliche Phänomene be"greifbar".  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 haben viele Anwendungen in Industrie und Mobilität.

Wir zeigen Dir auf dieser Seite unsere drei Elektromotoren - Gleichstrommotor, "Akku-Schrauber" Homopolarmotor und ein Draht drehender Homopolarmotor mit den passenden Arbeitsblättern zum Download.

Versuch 1 – Der Gleichstrommotor

Materialliste: Batterie AA, 2 Büroklammern, 50 cm Kupferdraht und einen Neodym-Magnet
zusätzlich erforderlich: Klebeband

Versuchsdurchführung:

1. Miss den Kupferdraht und schneide bei 50 cm ab. Hebe den restlichen Draht auf, da er für die nächsten Experimente benötigt wird.

2. Wickle mit dem Kupferdraht (z. B. um einen dicken Filzstift oder die Batterie) eine Spule mit etwa 7 Windungen wie in Abb. 1. Verknote die beiden Enden mit einer Umdrehung um die Spule und lasse diese ca. 4 cm herausragen.

3. Die beiden Enden stellen nicht nur die Drehachse dar, sondern ermöglichen auch den Stromfluss. Deswegen muss die Isolierung der einen Seite vollständig entfernt werden und die der anderen nicht komplett. Wie in der Abb. 2 gezeigt, muss auf einer Seite ein ganz dünner Isolationsstreifen verbleiben.

4. Biege die Büroklammern nach Abb. 3 und befestige sie mithilfe des Klebebands an der Batterie.

5. Lege den Neodym-Magneten auf die Batterie und platziere die Spule auf den Halterungen der Büroklammern s. Abb. 4. 

Die Halterungen der Büroklammern müssen in derselben Höhe sein, sodass sich die Spule auf ihnen gleichmäßig drehen kann.

6. Jetzt sollte dein Motor funktionieren.

Hier findest du das passende Arbeitsblatt zum Gleichstrommotor von der 5. - 8. Klasse.
Bist du schon weiter, dann lade dir das Arbeitsblatt zum Gleichstrommotor ab der 9. Klasse herunter.

Versuch 2 – " Der Akku-Schrauber" Homopolarmotor

Materialliste: Batterie AA, 15 cm Kupferdraht, Neodym-Magnet und 1 Schraube
zusätzlich erforderlich: Klebeband

Versuchsdurchführung:

1. Isoliere die zwei Enden des lackierten Kupferdrahts ab, damit er als Kabel verwendet werden kann.

2. Platziere den Schraubkopf mittig auf dem Neodym-Magneten.

3. Verbinde ein Ende des Kupferdrahts mit einem Pol der Batterie und befestige es mit etwas Klebeband. Halte es zusätzlich mit einem Finger wie in der Abbildung fest.

4. Bringe den freien Pol der Batterie auf die Spitze der Schraube und hebe das entstehende System (aus Magnet, Schraube, Batterie und Draht) hoch.

5. Berühre den Neodym-Magneten mit dem anderen Ende des Kupferdrahts.

Hinweis: Benutzt die Drei-Finger-Regel für die rechte Hand, um die Richtung der Lorentz-Kraft zu bestimmen.

Hier findest du das passende Arbeitsblatt zum "Akku-Schrauber" von der 5. - 8. Klasse.
Bist du schon weiter, dann lade dir das Arbeitsblatt zum "Akku-Schrauber" ab der 9. Klasse herunter.

Versuch 3 – Draht drehender Homopolarmotor

Materialliste: Batterie AA, 15cm Kupferdraht und einen Neodym-Magneten

Versuchsdurchführung:

1. Isoliere die zwei Enden und einen kleinen Bereich in der Mitte des Drahts ab s. Abb.

2. Biege den Draht genau wie dort gezeigt. Versuche dabei, ihn relativ symmetrisch aufzubauen. Achte darauf, dass die zwei Enden des Drahts lang genug sind, um die Mitte des Magneten zu erreichen.

3. Platziere die Batterie auf dem Magneten.

4. Positioniere den Draht mit der abisolierten Spitze so auf der Batterie, dass die zwei Enden den Magneten leicht berühren.

Hinweis: Benutzt die Drei-Finger-Regel (siehe Versuch 2) für die rechte Hand, um die Richtung der Lorentz-Kraft zu bestimmen.

Hier findest du das passende Arbeitsblatt zum "Draht drehenden Homopolarmotor" von der 5. - 8. Klasse.
Bist du schon weiter, dann lade dir das Arbeitsblatt zum "Draht drehenden Homopolarmotor" ab der 9. Klasse herunter.

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.