Generator/Motor#
(Ein Maschinchen, zwei Optionen)#
Von Martin Krusche#
So klein, und schon ein Elektromotor. Sie ahnen gewiß, es gibt noch kleinere. Und sehr große. In seinen Funktionsprinzipien ist er ein enger Verwandter des Stromgenerators. Beide Maschinen sind dazu da, Bewegungsenergie und elektrische Energie in eine Wechselwirkung zu bringen. Falls das etwas abstrakt klingt: Treibe ich mit Bewegungsenergie den Generator an, entsteht elektrische Energie. Schicke ich elektrische Energie in einen Motor, entsteht Bewegungsenergie.
Daher kommt es, daß sich diese beiden Arten von Maschinen im Prinzip nicht unterscheiden. In der Praxis tut sich freilich eine Vielfalt auf, mit der man eine Enzyklopädie füllen könnte. Daran ist dann einiges auch etwas rätselhaft. Zum Beispiel, daß es magnetische Felder gibt. Oder daß die Rotation eines Magneten mit seinen Polen und seinem Feld in der Nähe von Spulen elektrischen Strom entstehen läßt. Wie angedeutet, wer nun Motoren und Generatoren in ihren wesentlichen Varianten genauer kennen will, stellt sich besser auf eine umfangreichere Lektüre ein. Es ist kompliziert!
Grundzüge#
Für unser Projekt reicht aber eine Kenntnis einiger Prinzipien. Vielleicht haben Sie gelegentlich mit Magneten gespielt und diesen Effekt amüsant gefunden; daß es nämlich die zwei Pole eines Magneten möglich machen, einen anderen Magneten entweder an sich zu reißen oder abzustoßen, je nachdem, in welcher Polarität man die Stücke einander nahebringt.
Hier ist also gut erkennbar eine Energie wirksam, zu deren Erklärung man besser etwas von Quantenphysik versteht. Es gibt auf der Erde natürliche Vorkommen von magnetischen Kräften, es gibt auch magnetische Gegenstände. Magneten lassen sich andrerseits mit technischen Mittel herstellen. Die vermutlich bekanntesten Naturphänomene sind einerseits Kompaßnadeln, welche sich am Nordpol ausrichten, andererseits Zugvögel, die auf enormen Strecken nicht verlorengehen, weil sie physisch in der Lage sind, das Erdmagnetfeld wahrzunehmen und danach zu navigieren.
Rund um diese Phänomene sind wir in der Lage, elektrischen Strom herzustellen. Aber auch die Natur hat da einiges anzubieten. Vom Aal, der seine Beute mit Stromschlägen angreifen kann (der Zitteraal oder Electrophorus), bis zu Blitzschlägen, die Spannungsspitzen erreichen, welche für uns Menschen nicht kontrollierbar sind.
Energie verbraucht sich nicht#
Ich komme noch einmal auf das grundlegende Ereignis zurück: Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt - vice versa. Das enthält den Hinweis: Energie verbraucht sich nicht, geht nicht verloren, sondern wandelt ihren Zustand. (Wer das genauer wissen möchte, sollte sich auf den Energieerhaltungssatz und das Thema Thermodynamik einlassen.) Wenn man so einen kleinen Elektromotor, wie ich ihn hier habe, zerreißt, findet man darin nicht besonders viel. Draht, ein paar Metallteile, und das Spezielle, die Magneten. Anders ausgedrückt: es geht um Magneten, um Spulen und um Drehbewegungen.
Zu all dem nützt uns hier noch ein Hauch an Kenntnis der wichtigsten Maße, um eine Vorstellung zu bekommen, was elektrischer Strom ist.
Mit Ampere wird die Stromstärke genannt, die durch den Querschnitt eines konkreten Leiters fließt. Ihre Waschmaschine und ihre Leselampe hängen gewiß an zwei verschiedenartigen Leitungen, wobei jene für die Waschmaschine über mehr Ampere verfügt.
Die Stromspannung wird in Volt angegeben. Beim Stromtransport über Leitungen gilt zum Beispiel: je höher die Spannung, desto geringer sind unterwegs die Übertragungsverluste. (Deshalb gibt es Hochspannungsleitungen.)
In üblichen Leitungen trifft der Fluß des Stromes auf Widerstand. Dabei entsteht übrigens Wärme, die Ihnen auffallen wird, wenn beispielsweise zu viele Geräte an einem Kabel hängen. Wieso „üblich“? Es gibt auch sogenannte Supraleiter, mit denen der Widerstand nahe Null tendiert. (Quantenphysik!) Zum Beispiel per Tiefkühltechnik. (Nein, nicht die, mit der man Fischstäbchen frisch hält.) Der hohe Energieaufwand für solche Verfahren läßt sie vorerst allerdings für die Alltagspraxis unbrauchbar sein.
Der elektrische Widerstand wird in Ohm gemessen. So läßt sich klären, welche Stromstärke durch eine Leitung geschickt werden kann, also welche Strommenge fließt. Meinen Stromverbrauch bekomme ich dann per Stromrechnung in Watt dargestellt. Das ist eine Stromleistung, die sich ergibt, wenn man Volt mit Ampere multipliziert und den Energieumsatz einer bestimmten Zeitspanne feststellt. War das jetzt kompliziert? Für mich schon.
Aber ein paar Dinge haben sich mir eingeprägt. So sollte beispielsweise eine Bohrmaschine in meinem Haushalt wenigstens 750 Watt haben, aller drunter sei Spielzeug. Oder die alten Leuchtmittel: eine 40 Watt-Glühbrine ist bloß eine Funzel, 100 Watt gibt ordentlich aus. Dazu kommen allerhand Metaphern. Die Feststellung „Ich stehe unter Strom“ muß wohl nicht erklärt werden. In meinen Kindertagen war der französische Sänger Gilbert Bécaud sehr populär. Er trug den Spitznamen, „Monsieur 100.000 Volt“.
Der Gas Monkey, der eingefleischte Benzinbruder weiß natürlich auch, daß ein Elektromotor weit mehr Drehmoment liefert als ein Benziner, also ordentlich wegreißt, wenn man Stoff gibt. Doch damit ist das heikle Thema Elektromobilität berührt, diese Supertratsch-Disziplin, in der sich annähernd alle Leute großzügig selbst einen Expertenstatus attestieren und was zu sagen haben. Dieses Genre interessiert mich im Augenblick fast gar nicht.
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