Physik Adventskalender Tag 22
Tür 22 - Der einfachste Elektromotor der Welt
Material:
- ein Stück Kupferdraht (ca. 30 - 40 cm)
- eine AA Batterie
- mind. ein Neodym-Magnet in Knopfform
- ein Stück Metall zum Draufstellen
Durchführung:
Achtung: Es wird mit Hitzequellen bzw. Feuer hantiert. Deshalb wird empfohlen, dass der Versuch nur unter Aufsicht einer erwachsenen Person durchgeführt wird!
- Der Draht wird symmetrisch in Herzform zurechtgebogen, damit er auf der Batterie balancieren kann.
- Der Magnet bzw. die Magneten werden auf das Metallplättchen gestellt. Das dient der Standfestigkeit. Welcher Pol in welche Richtung zeigt, ist egal. Dadurch ändert sich nur die Drehrichtung. Die Batterie wird auf den Magneten platziert.Auch hier ist egal, wie die Batterie ausgerichtet ist.
- Nun setzt man den zurechtgebogenen Draht auf die Batterie. Die Enden des Drahts müssen den Magneten berühren.
Beobachte, was passiert!
Erklärung:
Der Grund für die Drehung des Drahts ist die Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf Elektronen wirkt, die sich in einem magnetischen Feld bewegen. Um die Lorentzkraft zu beobachten, brauchen wir einen Stromfluss und ein Magnetfeld. Den Stromfluss bewirkt unsere Batterie, das Magnetfeld wird von unseren Neodym-Magneten geliefert. Der elektrische Strom und das Magnetfeld haben beide eine Richtung. Der Strom fließt vom Minuspol der Batterie zum Pluspol, also in Richtung des Elektronenflusses (physikalische Stromrichtung). Das Magnetfeld zeigt vom Minuspol des Magneten zum Pluspol des Magneten. Die Richtung der Lorentzkraft hängt von der Richtung des Stroms und der Richtung des Magnetfelds ab. Die Richtung der Lorentzkraft bildet sowohl mit der Richtung des Stroms als auch mit der Richtung des Magnetfelds einen rechten Winkel. Sie lässt sich mit der Linke-Hand-Regel herausfinden.
Tipps und Tricks, Anmerkungen
- Es ist sehr zu empfehlen, mind. 4 Magnete für die Durchführung zu verwenden. Das vereinfacht die Herstellung eines Kontaktes zwischen Draht und Magnet um ein Vielfaches.
- Der Draht dreht sich besser auf dem Minus-Pol der Batterie, dieser sollte also nach oben zeigen. Auf dem Plus-Pol befindet sich dieser „Knubbel“, weshalb der Draht leichter herunterfällt.
- Die Enden des Drahtes sollten bestenfalls dauerhaften Kontakt mit den Magneten haben. Dazu klemmt man die Enden am besten locker um die Batterie. Dabei sollten die Magnete nicht zu fest eingeklemmt werden, da sich der Draht sonst nicht mehr drehen kann. Der Draht sollte locker um die Magnete schleifen.
- Manchmal ist ein kleiner Stups erforderlich, um die Drehung in Gang zu bringen.Bei der Form des Drahts kann man kreativ sein. Es sind z.B. auch Spiralen möglich. Wichtig ist nur, dass auf die Symmetrie beider Drahthälften geachtet wird, damit der Draht auf einer Seite kein Übergewicht bekommt.Man kann mit der Ausrichtung der Pole von Magneten und Batterie experimentieren. Dabei wird sich die Drehrichtung des Drahts, entsprechend der Linke-Hand-Regel, verändern.
Unser Dank geht an :
