Elektromotoren: to krefter som danner et kraftpar

Hva viser visualet?

En strømsløyfe i et magnetfelt får krefter på hver side. Sett ned langs dreieaksen fører venstre side strømmen ut av planet og kjenner en kraft oppover, mens høyre side fører den inn i planet og kjenner en like stor kraft nedover. De to kreftene danner et kraftpar, og bidragene til dreiemomentet legges sammen — regnet ut som r × F gir begge sider samme fortegn.

En kvart omdreining senere står sidene rett over og rett under aksen. Nå peker kreftene fortsatt opp og ned, men de trekker sløyfa fra hverandre i stedet for å dreie den: dreiemomentet er null. Dette er dødpunktet.

Kommutatoren er en delt ring med to børster. Hver halve omdreining bytter ringhalvdelene børste, strømmen i sløyfa snur, og dreiemomentet peker fortsatt samme vei. Derfor fortsetter rotasjonen. Dreiemomentet er kraft ganger arm: med F = B·I·L = 0,30 N på hver side og en sløyfebredde på 0,10 m blir τ = 2 · 0,30 · 0,050 = 0,030 N·m.

Slik leser du visualet

Merkene under står også i bildet.

1. 1. To krefter, motsatt vei. Den ene sida skyves opp, den andre ned. Sammen dreier de sløyfa.
2. 2. Dødpunktet. Står sidene rett over og under aksen, blir dreiemomentet null.
3. 3. Kommutatoren redder det. Den snur strømmen hver halve omdreining, så momentet aldri snur.

Nøkkelbegreper

• strømsløyfe
• kraftpar
• dreiemoment
• kommutator
• elektromotor
• dødpunkt

På prøve og muntlig-praktisk

«Hvordan blir dette til en elektromotor?» er et fast sensorspørsmål i muntlig-praktisk. Svaret må inneholde både kraftparet, dreiemomentet og kommutatorens rolle — og gjerne høyttaleren som en annen anvendelse av F = BIL.

Kildegrunnlag

src/content/fysikk2/forsok-stromleder.html (avsnitt 5 og sensorsvaret om kommutatoren, samt begrepet «dreiemoment – kraft ganger arm»). Kraften 0,30 N er kildens eksempel; sløyfebredden 0,10 m er valgt for regnestykket.