Ein Gleichstrommotor (DC) ist ein ziemlich einfacher Elektromotor, der Elektrizität und ein Magnetfeld verwendet, um ein Drehmoment zu erzeugen, das ihn in Drehung versetzt. Im einfachsten Fall benötigt es zwei Magnete mit entgegengesetzter Polarität und eine elektrische Spule, die als Elektromagnet fungiert. Die abstoßenden und anziehenden elektromagnetischen Kräfte der Magnete liefern das Drehmoment, das den Motor zum Drehen bringt.
Jeder, der schon einmal mit Magneten gespielt hat, weiß, dass sie polarisiert sind, mit einer positiven und einer negativen Seite. Die Anziehung zwischen entgegengesetzten Polen und die Abstoßung ähnlicher Pole ist selbst bei relativ schwachen Magneten leicht zu spüren. Ein Gleichstrommotor nutzt diese Eigenschaften, um Elektrizität in Bewegung umzuwandeln. Da sich die Magnete im Motor gegenseitig anziehen und abstoßen, dreht sich der Motor.
Ein Gleichstrommotor benötigt mindestens einen Elektromagneten, der den Stromfluss beim Drehen des Motors umschaltet und seine Polarität ändert, um ihn am Laufen zu halten. Der oder die anderen Magnete können entweder Permanentmagnete oder andere Elektromagnete sein. Oftmals befindet sich der Elektromagnet in der Mitte des Motors und dreht sich innerhalb der Permanentmagnete, aber diese Anordnung ist nicht erforderlich.
Um sich einen einfachen Gleichstrommotor vorzustellen, kann man sich ein Rad vorstellen, das zwischen zwei Magneten in zwei Hälften geteilt ist. Das Rad in diesem Beispiel ist der Elektromagnet. Die beiden äußeren Magnete sind permanent, einer positiv und einer negativ. In diesem Beispiel ist der linke Magnet negativ und der rechte Magnet positiv geladen.
Den Drahtspulen am Rad innerhalb des Motors wird elektrischer Strom zugeführt, der eine magnetische Kraft erzeugt. Damit sich der Motor dreht, muss das Rad auf der Seite mit dem negativen Permanentmagneten negativ und auf der Seite mit dem positiven Permanentmagneten positiv geladen sein. Da sich gleiche Ladungen abstoßen und entgegengesetzte Ladungen anziehen, dreht sich das Rad so, dass seine negative Seite nach rechts rollt, wo der positive Permanentmagnet ist, und die positive Seite des Rads nach links rollt, wo der negative Permanentmagnet ist. Die Magnetkraft bewirkt, dass sich das Rad dreht, und diese Bewegung kann verwendet werden, um Arbeit zu verrichten.
Wenn die Seiten des Rads den Ort der stärksten Anziehung erreichen, wird der elektrische Strom umgeschaltet, wodurch das Rad die Polarität ändert. Die positive Seite wird negativ und die negative Seite wird positiv. Die Magnetkräfte sind wieder aus der Ausrichtung geraten und das Rad dreht sich weiter. Während sich der Motor dreht, ändert er ständig den Stromfluss zum inneren Rad, so dass die magnetischen Kräfte das Rad weiter drehen lassen.
Gleichstrommotoren werden für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, darunter Elektrorasierer, elektrische Autofenster und ferngesteuerte Autos. Ihr einfaches Design und ihre Zuverlässigkeit machen sie zu einer guten Wahl für viele verschiedene Anwendungen sowie zu einer faszinierenden Möglichkeit, die Wirkung von Magnetfeldern zu untersuchen.