Der Elektromotor

Beim Elektromotor erhält man durch eine angelegte Spannung eine Drehbewegung; dabei wird elektrische Energie in Bewegungsenergie umgewandelt. Wie funktioniert das? Eine drehbare Spule mit Eisenkern (Doppel-T-Anker) besitzt in der Mitte zwei gegeneinander isolierte Halbringe (Kommutator), an denen zwei Kohle- bzw. Metallbürsten schleifen. Schließt man die Bürsten an die Pole einer Gleichstromquelle an, so fließt über die Bürsten und die Halbringe Strom durch die Spule. Dadurch entsteht ein Magnetfeld mit Nord- und Südpol.

Um eine Drehbewegung zu erhalten, bringt man die Spule zwischen die Pole eines Hufeisenmagneten.

Dadurch stoßen sich die gleichnamigen Magnetpole ab und die ungleichnamigen ziehen sich an, die Spule beginnt sich zu drehen, in unserem Beispiel gegen den Uhrzeigersinn:

Die Spule dreht sich weiter bis sich entgegengesetzte Pole gegenüberstehen und die Bürsten die Isolierstellen zwischen den Halbringen berühren:

Jetzt ist der Stromkreis unterbrochen und das Magnetfeld der Spule wird abgebaut. Eigentlich wäre damit die Drehbewegung beendet. Die Spule bleibt aber nicht abrupt stehen, sondern bewegt sich wegen ihrer Trägkeit noch etwas über die Isolationsschicht hinaus. Dadurch entsteht wieder ein Kontakt zwischen den Bürsten und diesmal jeweils dem anderen Halbring, so dass eine Umpolung der Spule stattfindet. Durch die Umpolung der Spule wechseln auch deren magnetische Pole, was zur Folge hat, dass sich nun die gleichnamigen Pole gegenüber stehen und sich deswegen in der Drehbewegung abstoßen.

Abermals wird der Nordpol der Spule vom Südpol des Magneten und der Südpol der Spule vom Nordpol angezogen.
Das Verhalten wiederholt sich:

Einen Elektromotor kann man auch mit einem 3-T-Anker betreiben. Hierbei ist die Drehbewegung gleichmäßiger, da jederzeit ein Halbring Kontakt zu einem Pol der Stromquelle hat. Dieses Schema ermöglicht ein automatisches Starten der Spule ohne manuelle Hilfe. Außerdem kann man anstelle eines Hufeisenmagneten auch einen Elektromagneten nehmen.

Wenn man einen Elektromotor mit Wechselstrom betreiben möchte, muss man nicht nur den Strom umpolen, sondern auch den dazugehörigen Magneten, damit die Drehbewegung fortgesetzt werden kann. Diese beiden Umpolungen müssen zeitgleich verlaufen, da es sonst zu einer Rückwärtsbewegung der Spule kommen würde. Deshalb müssen sich die Spulen des Ankers und des Elektromagneten im gleichen (Wechsel-)Stromkreis befinden.