Homopolarmotor

Datei:Homopolar motor.png

Funktionsprinzip eines Unipolar- oder Homopolarmotors: aufgrund der Bewegung negativer Ladungen vom Zentrum zur Peripherie der Scheibe versetzt die dabei entstehende Lorentz-Kraft F_L die komplette Scheibe in Umdrehung.

Ein Homopolarmotor (auch Unipolarmotor) ist ein kommutatorloser Gleichstrommotor basierend auf der Unipolarinduktion. Der Motor dreht sich entlang einer festen Achse, welche parallel zum Magnetfeld eines Dauermagneten gerichtet ist. Homopolar soll andeuten, dass der Strom nicht kommutiert wird. Solche Motoren bestehen notwendigerweise aus einer einzigen Stromschleife. Da diese Motoren nur kleine Drehmomente erzeugen können, ist deren technische Anwendung stark eingeschränkt.

Funktionsweise

Datei:Homopolar Motor Large neutral.jpg

Selbstgebauter einfacher Homopolarmotor realisiert mit einer Holzschraube aus Eisen, einer Batterie, einem Draht, und einem Magneten. Die Schraube und der Magnet drehen sich.

Datei:Homopolarmotor MAQ03891 smial wp.ogv

Homopolarmotor in Betrieb

Datei:Simple Homopolar Motor.webm

Homopolarmotor

Der Homopolarmotor wird durch die Lorentzkraft angetrieben. Diese entsteht, wenn die Ladungsträger auf dem Weg von oder zur Mitte der Drehachse durch das vom kleinen Magneten erzeugte Magnetfeld wandern und abgelenkt werden.<ref name="Feynman">See, e.g., Richard P. Feynman, The Feynman Lectures on Physics, vol. II, section 17-2, (Reading, MA: Addison-Wesley, 1964). ISBN 0-201-02117-X</ref> Da die Feldlinien des Magnetfeldes und die Drehachse immer in die gleiche Richtung zeigen, dreht sich der Motor auch ohne Kommutierung. Der Vorteil der Einfachheit wird durch den Nachteil des kleinen Drehmoments zunichtegemacht. So wie viele andere elektrische Maschinen ist der Homopolarmotor reversibel: Er kann also auch ohne Gleichrichter und ohne Kommutator eine Gleichspannung erzeugen, wenn die Drehachse mechanisch gedreht wird, und wird dann als Unipolargenerator bezeichnet.

Schematische Darstellungen

Homopolarmotor 3D

Homopolarmotor 3D
Homopolarmotor 2D

Homopolarmotor 2D
Magnetische Feldlinien und Lorentzkraft am Homopolarmotor

Magnetische Feldlinien und Lorentzkraft am Homopolarmotor

Geschichte

Erste Aufbauten wurden von Michael Faraday 1821 in der Royal Institution von London vorgeführt.<ref>Michael Faraday, "New Electro-Magnetic Apparatus," Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts 12, 186–187 (1821). Scanned pages</ref><ref>Michael Faraday, "Description of an Electro-magnetic Apparatus for the Exhibition of Rotatory Motion," Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts 12, 283–285 (1821). Scanned pages Original illustration (plate) of the homopolar motor, referred to on p. 283 of Faraday's second article. Index of Quarterly Journal for Faraday, Michael</ref> Eine weitere historische Bauform dieses Motortyps wird als Barlow-Rad bezeichnet.

Bauanleitung

Der Homopolarmotor kann sehr leicht nachgebaut werden. Ein Permanentmagnet erzeugt das externe magnetische Feld und eine Batterie erzeugt den elektrischen Strom. Der Magnet muss sich nicht unbedingt mitbewegen oder mit der Drehachse in Kontakt sein. Sein einziger Zweck ist, das Magnetfeld zu erzeugen.<ref> "How the build the simplest electric motor", from Evil Mad Scientist Laboratories, Aug. 7, 2006</ref><ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20100419131222

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Weblinks

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Homopolar Motor - 5 minutes ready to work
Der einfachste Elektromotor der Welt (PDF-Datei; 289 kB)

Quellen