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Siemens' Dynamomaschine (3D)

Über diese App

Das dynamoelektrische Prinzip von 1866: wie sich die Maschine aus dem Restmagnetismus selbst erregt.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Das dynamoelektrische Prinzip

Werner Siemens erkannte 1866, dass ein Generator keine Dauermagnete braucht. Im Eisen der Feldmagnete bleibt nach jeder Magnetisierung ein schwacher Restmagnetismus. Dreht sich der Anker darin, entsteht eine kleine Spannung. Ihr Strom fließt durch die Feldwicklung und verstärkt das Feld, dadurch steigen Spannung und Strom weiter. Diese Rückkopplung heißt Selbsterregung; sie endet erst, wenn das Eisen gesättigt ist. Am 17. Januar 1867 wurde sein Bericht in der Berliner Akademie der Wissenschaften vorgelegt. Das Prinzip machte große elektrische Leistungen erst wirtschaftlich.

Was die App zeigt

Eine schematische 3D-Rekonstruktion der Maschine: Doppel-T-Anker zwischen zwei Polschuhen, Eisenkerne mit Feldwicklung, Kommutator mit Bürsten, Antriebsrad und eine Bogenlampe als Last. Feldlinien und wandernde Stromteilchen machen Feld und Strom sichtbar. Ein Diagramm zeichnet auf, wie Feld, Spannung und Strom beim Anlaufen erst langsam, dann immer schneller wachsen. Die Kennlinie zeigt den Arbeitspunkt, die Energiebilanz das Gegenmoment an der Welle. Alle Zahlen sind Modellwerte zur Anschauung.

Was du ausprobierst

Wirf die Maschine an und beobachte das Aufschaukeln, bis die Lampe brennt. Nimm dem Eisen den Restmagnetismus: Dann passiert nichts. Erhöhe den Lastwiderstand über den kritischen Wert, und die Maschine kommt nicht hoch. Vertausche den Anschluss der Feldwicklung, und sie entregt sich selbst. Im Energie-Panel siehst du, wie viel Leistung an der Welle hineingesteckt werden muss und wie viele Menschen dafür kurbeln müssten.

Häufige Fragen

Was ist das dynamoelektrische Prinzip?
Ein Generator speist seine Feldmagnete mit dem eigenen Strom. Ein kleiner Restmagnetismus im Eisen liefert die erste Spannung, deren Strom das Feld verstärkt. So schaukelt sich die Maschine ohne Dauermagnet selbst hoch, bis das Eisen gesättigt ist. Werner Siemens beschrieb das 1866/67.
Warum springt ein selbsterregter Generator manchmal nicht an?
Ohne jeden Restmagnetismus fehlt der Keim für die erste Spannung. Ist der Widerstand im Stromkreis zu groß oder die Drehzahl zu klein, verlangt der Stromkreis mehr Spannung, als das schwache Feld liefert, und der Strom kann nicht wachsen. Bei vertauscht angeschlossener Feldwicklung schwächt der Strom das Feld.
Erzeugt ein Generator Energie aus dem Nichts?
Nein. Er wandelt mechanische Arbeit in elektrische Energie um. Der Strom im Anker erzeugt ein Gegenmoment, das die Drehung bremst und mit dem Strom wächst. Jede Leistung, die die Lampe abgibt, muss an der Welle zugeführt werden, dazu kommen Verluste durch Wärme und Reibung.
Ist das die Maschine aus dem Deutschen Museum?
Es ist eine eigene, vereinfachte Rekonstruktion des Prinzips, keine Nachbildung des Museumsstücks. Im Deutschen Museum in München ist ein Nachbau der Maschine von 1866 zu sehen. Die Werte in der App sind Modellwerte, keine Messdaten der historischen Maschine.

Fach: Physik-Experimente (Deutsches Museum)

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