Erstsemestrige bauen Gleichstrommotoren
Zum Abschluss der Vorlesung «Netzwerke und Schaltungen I» bei Prof. Christian Franck hatten die Erstsemestrigen die Gelegenheit, einen einfachen Gleichstrommotor zu bauen. Dabei nutzten sie die magnetische Kraft auf stromdurchflossene Leiter, die sie in der Vorlesung theoretisch kennengelernt hatten. Die besten Projekte wurden am 15. Dezember ausgemessen und anschliessend während der letzten Vorlesung des Semesters prämiert.
Während der selbständigen dreiwöchigen Arbeitsphase konnten die Studierenden ohne Anleitung ihre eigenen Ideen umsetzen. Arbeitsort und -aufwand waren frei wählbar. Um Bonuspunkte für die Prüfung zu erlangen, mussten sie ein kurzes Video, auf dem der sich drehende Motor gut zu erkennen war, sowie ein PDF mit dem Foto oder einer Skizze des Motors, auf dem sie das Magnetfeld, den Gleichstrom und die resultierende Kraftrichtung deutlich sichtbar eingezeichnet hatten, auf «Moodle» hochladen. Aus den 25 Einreichungen wurden die neun schnellstdrehenden für die Endrunde ausgewählt. Prämiert werden sollte der Motor, der ohne Festhalten stabil am schnellsten rotierte und die höchste Drehzahl erreichte.
Eindrücke aus dem Hochspannunglabor und von der Preisverleihung
Prof. Franck begutachtet eine Einreichung
Zeit für einen kurzen Austausch David Wilhelmy baute den schnellstdrehenden Motor
Brian Snider erhielt den Sonderpreis für die «sauberste Konstruktion»
Originelle Konstruktionen
Die Finalisten führten am 15. Dezember im Hochspannungslabor nacheinander ihre kleinen Mini-Motoren vor. Eine High-Speed-Kamera, die bis zu 1 Mio. Bilder pro Sekunde aufzeichnen kann, filmte die Drehungen und wertete sie aus.
Neben ausgeklügelten Konstruktionen aus dem 3D-Drucker gab es auch ganz einfache Prototypen, bei denen beispielsweise Kartonschachteln, Stecknadeln oder PET-Flaschendeckel verbaut wurden. Wie von Prof. Franck in der Ausschreibung angegeben, war es vielen Teilnehmenden tatsächlich möglich gewesen, einfache und doch sehr stabil und schnell laufende Motoren mit Materialien im Wert von unter 10 CHF zu realisieren. Der Arbeitsaufwand betrug bei den Finalisten mindestens fünf bis acht Stunden und mehrere Iterationen, bis das gewünschte Endprodukt fertiggestellt war.
Anschliessend fand – anstelle der alljährlichen Weihnachtsvorlesung mit spannenden Experimenten im Hochspannungslabor – im zweiten Teil der Abschlussvorlesung «Netzwerke und Schaltungen» coronakonform die Preisverleihung nur mit den Finalisten in einem grösseren Hörsaal statt. Die restlichen Hörerinnen und Hörer verfolgten das Geschehen via Zoom. Neben einem Kurszertifikat, unterschrieben und überreicht von Prof. Franck, winkten den Siegern so originelle Preise wie eine magnetische Sanduhr, ein Plasmafeuerzeug mit USB-Ladekabel und eine schwebende und dabei leuchtende Glühbirne.
Ein Hauptpreis und drei Sonderpreise
Mit einer phänomenalen Leistung von 7630 Drehungen pro Minute erreichte der Motor von David Wilhelmy die höchste Drehzahl. «Am schwierigsten war es, die Bürsten zu integrieren, da musste ich noch ein wenig nachjustieren», erklärt der Student aus Pfäffikon (ZH). Die Kohlebürsten stellen als Gleitkontakt den elektrischen Kontakt zum rotierenden Teil der Maschine her. «Meine Achse ist ein billiger Kugelschreiber», schmunzelt David. «Ich wusste, dass mein Motor schnell ist, aber dass es für den ersten Platz reichen würde, damit hätte ich nicht gerechnet», freut sich der Student, der sich eigentlich nicht als geborenen Hobbybastler bezeichnen würde.
Unter allen Einreichungen wurden neben dem Hauptpreis noch drei Sonderpreise vergeben. Der Preis für das originellste Projekt ging an Edward He, der seinen herzförmigen Apparat auf einer Schwedentorte herumwirbeln liess. Eine Auszeichnung für die sauberste Konstruktion erhielt Brian Snider für seine elegante Konstruktion aus dem 3D-Drucker mit praktischem Kippschalter. Mit einer neu geschaffenen Sonderauszeichnung für «besonderes und leistungsstärkstes Motordesign», da ausserhalb der Spezifikationen der Ausschreibungsregeln, wurden Felix Kunz und Jonas Kupferschmid für ihren bürstenlosen Gleichstrommotor ausgezeichnet.
Zum Abschluss dankte Christian Franck allen Teilnehmern für ihre «extrem kreativen und vielfältigen» Einreichungen, die seine Erwartungen um ein Vielfaches übertroffen hätten und wünschte allen Anwesenden und per Video zugeschalteten Kursteilnehmern frohe und erholsame Festtage – bevor dann die Vorbereitungen auf die Prüfungssession anstehen.
Zur Vorlesung «Netzwerke und Schaltungen I»
Dieser Kurs führt die Studierenden des Bachelorstudiengangs «Elektrotechnik und Informationstechnologie» im ersten Semester in die Grundlagen der Elektrotechnik und der elektrischen und magnetischen Netze ein und vermittelt die grundlegenden physikalischen Phänomene sowie die benötigten mathematischen Berechnungsmethoden.