natuurkunde

Elektromotor (gelijkstroom)

Deze applet demonstreert de werking van een elektromotor.

Applet: Walter Fendt
www.walter-fendt.de

---

Wisselwerking - de lorentzkracht

Een stroomvoerende spoel heeft een magnetisch veld om zich heen. Plaats je de spoel in een ander, extern magnetisch veld, dan ontstaat er tussen de twee velden een wisselwerking.
De wisselwerkingskracht tussen twee magnetische velden heet de lorentzkracht F_L (ook wel: de elektromagnetische kracht).

Kurkentrekkerregel

De richting van de lorentzkrachten op de spoel hangt af van de stroomrichting in de spoel en de richting van het externe magnetische veld. Hoe dat precies zit kun je onthouden met de kurkentrekkerregel.

Principe van een elektromotor

Een stroomvoerende spoel die in een extern magnetisch veld door lorentzkrachten wordt rondgedraaid: dat is het principe van een elektromotor.

Doorgaande draaiing

Als de spoel de horizontale stand bereikt, heffen de lorentzkrachten elkaar op. De spoel zou in die stand dus tot rust komen.
Om een doorgaande draaiing te krijgen moet daarom, steeds als de spoel horizontaal staat, de stroomrichting omkeren. Dan verandert ook de richting van de lorentzkrachten. Als de spoel dan door zijn eigen traagheid (massa) door de horizontale ruststand heen schiet, trekken de lorentzkrachten hem weer verder.
Het omkeren van de stroomrichting gebeurt in de collector. Dat is het ronde 'doosje' dat uit twee geïsoleerde helften bestaat. Met twee sleepcontacten verbindt het de spoel met de spanningsbron.

De applet

In het gele scherm zie je zo'n draaiende spoel, voor het overzicht vereenvoudigd tot één winding zonder weekijzeren kern. De draaias is ook niet getekend. Het externe magneetveld komt van de U-vormige magneet. Onder invloed van de twee lorentzkrachten draait de spoel.

• Met Pauze/Doorgaan onderbreek of herneem je de beweging.
• Met Reset zet je de spoel in de verticale beginstand.
• Als je op Start klikt gaat de motor draaien.
• Met Polariteit spanningsbron keer je de plus en min van de spanningsbron om, dus ook de richting van de stroom, dus ook de richting van de lorentzkrachten, dus ook de draairichting van de spoel.
• Met de slider regel je het aantal omwentelingen per minuut van de motor (het toerental).
• Daaronder kies je welke grootheden je in de animatie wilt zien.