Magnete
Inhalt
Wirkung von Magneten
Wie sind Magnete aufgebaut?
| Magnete wirken auf Körper aus Eisen, Nickel oder Kobalt anziehend. Die Stellen, an denen ein Magnet am stärksten wirkt, nennt man Pole des Magneten. Jeder Magnet hat einen „Nordpol“ und einen „Südpol“, weil sich ein frei beweglicher Magnet in Nord-Süd-Richtung einstellt. Ungleichnamige Pole wirken aufeinander anziehend, gleichnamige Pole wirken abstoßend aufeinander. | |
| Bestimmte Metalle kann man durch Berühren mit Magnetenmagnetisieren. Bricht man einen Magnet auseinander, erhält man nicht Nord- und Südpol getrennt, sondern zwei kleine Magnete, die selbst wieder jeweils einen Nord- und einen Südpol haben. | |
| Man kann sich dieses Verhalten so vorstellen: Magnetisierbare Stoffe sind aus vielen kleinen Magneten zusammengesetzt. Bei einem Magneten sind diese kleinen Magnete parallel angeordnet. Diese kleinen Magnete sind lediglich ein Modell zur Erklärung. Bei einer genaueren Betrachtung muss man Aufbau und Wechselwirkung der Atome berücksichtigen. | |
| Beim Auseinanderbrechen eines Magneten bleiben die parallel angeordneten Magnete erhalten, sodass jedes Teilstück wiederumeinen Nord- und einen Südpol hat. | |
| In einem Eisenstück sind die kleinen Magnete ungeordnet und heben sich so in ihrer Wirkung auf. Das Eisenstück ist unmagnetisch. | |
| Beim Bestreichen des Eisenstücks mit einem Magnet ordnen sich die kleinen Magnete regelmäßig wie in einem Magnet an. |
Überprüfe,
ob alle Punkte eines Magneten eine Büroklammer gleich stark anziehen.
Lege dazu den Magneten auf ein Blatt Papier. Markiere für möglichst viele Stellen um den Magneten den größten Abstand, bei dem sich die Büroklammer noch in Bewegung setzt.
Formuliere das Ergebnis deines Experiments.
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Plane ein Experiment,
um die Stärke von Magneten vergleichen zu können. Verwende dazu verschiedene Magnete, Büroklammen und weitere geeignete Materialien. Verfasse eine Anleitung für das Experiment. Führe das Experiment danach aus und beschreibe das Ergebnis in einem Satz.
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Das Magnetfeld
Was ist ein Magnetfeld?
Ein Magnet hat eine Wechselwirkung mit Metallen oder anderen Magneten. Sie befinden sich damit in einem Wirkungsbereich des Magneten, den man Magnetfeld nennt. Das Magnetfeld reicht weit über den Magneten in den Raum hinaus und wird mitzunehmender Entfernung immer schwächer.
Mit kleinen Magneten oder Eisenfeilspänen kann man Eigenschaften des Feldes sichtbar machen. Die Eisenfeilspäne ordnen sich entlang von Linien an, die man Feldlinien nennt. Das magnetische Feld ist dort stärker, wo die Feldlinien enger beisammenliegen.
Magnetfeld des Stabmagnets
Videoqualität
Untersuche mit Hilfe einer Kompassnadel den Raum um einen Stabmagneten.
Skizziere an verschiedenen Stellen die Lage, in die sich die Magnetnadel einstellt.
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Lege zwei Stabmagnete einander gegenüber. Beobachte!
Dabei sollen einmal die gleichnamigen Pole gegenüberliegen, einmal die ungleichnamigen. Beschreibe deine Beobachtung.
Untersuche mit Hilfe einer Kompassnadel den Raum um die beiden Stabmagnete. Beobachte jeweils, wie sich die Magnetnadel zwischen den beiden Polen verhält.
Magnetfeld der Erde
Sind Magnete frei beweglich, so stellen sie sich immer in die gleiche Richtung, und zwar in Nord-Süd-Richtung, ein. Der Grund dafür ist das Magnetfeld der Erde.
Die Ursache des Erdmagnetfeldes sind Ströme im Erdinneren. Das Erdmagnetfeld ähnelt in Erdnähe dem eines Stabmagneten. Der magnetische Südpol liegt im Nordpolgebiet der Erde.
Das Magnetfeld der Erde ist ein Schutzschild gegen die geladenen Teilchen, die von der Sonne ausgesandt werden (Sonnenwind).
Der Sonnenwind verformt das Magnetfeld der Erde (in der Abbildung durch hellblaue Feldlinien dargestellt). Bei sehr starkem Sonnenwind können geladene Teilchen in den Bereichen der magnetischen Pole der Erde in die Atmosphäre eindringen. Diese Teilchen können Elektronen aus den Atomen in der Atmosphäre schlagen und es kommt zu Leuchterscheinungen (Nordlicht).
Training
Schwebende Büroklammer
Binde einen Faden an eine Büroklammer. Halte den Faden am Tisch fest. Nähere dich mit einem Magneten der Büroklammer.
Beschreibe deine Beobachtung.
Halte zwischen dem Magneten und die Büroklammer ein Stück Papier, eine Glasplatte und dann eine Eisenplatte.
Beschreibe jeweils deine Beobachtung.
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Geteilter Magnet
Magnetisiere eine aufgebogene Büroklammer, indem du einige Male mit einem Magnet darüberstreichst.
Teste die Wirkung der Enden der beiden Teile auf eine Kompassnadel.
Teile dann mithilfe einer Zange die Klammer in mehrere Teile.
Teste die Wirkung der Enden der kleinen Teile auf eine Kompassnadel.
Formuliere das Ergebnis.
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Berge aus Eisen
Gib Eisenfeilspäne in ein Glas mit Deckel. Halte einen starken Magneten an das Glas. Bewege den Magneten.
Beschreibe deine Beobachtung.
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Magnetische Eisenfeilspäne
Eine kleine Dose ist mit Eisenfeilspänen gefüllt. Sie wird zuerst dem einen, dann dem anderen Ende einer Kompassnadel genähert.
Beschreibe deine Beobachtung.
Streiche dann mehrmals in der gleichen Richtung mit einem Magneten über die Dose mit den Eisenfeilspänen. Nähere sie wieder den beiden Enden einer Kompassnadel.
Beschreibe, welche Beobachtung du jetzt machst.
Schüttle die Eisenfeilspäne in der Dose und nähere sie wieder der Kompassnadel.
Finde eine Erklärung.
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Kreuze die richtige Antwort an. Begründe deine Entscheidung.
Formuliere zum Infotext oben zwei Fragen.
Stelle sie einer Mitschülerin, einem Mitschüler!
1. Frage:
Antwort auf die 1. Frage:
2. Frage:
Antwort auf die 2. Frage:
Eiserne Brücke
Hänge mehrere Büroklammern, wie im Bild zu sehen, an einen Magneten und aneinander. Die Kette zeigt den Verlauf der magnetischen Kraftlinien.
Erkläre, warum die Klammern aneinander hängen bleiben.
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Überlege, welche der gezeigten Anordnungen von Magneten stabil ist.
Überprüfe deine Ergebnisse durch Experimente.
Plane weitere Anordnungen und untersuche sie.
Notiere deine Beobachtungen.
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Fahrende Magnete
Stelle zwei Wagen gegenüber von einander auf.
Lege auf den ersten Wagen einen Magneten.
Überlege, was geschehen wird, wenn du auf den zweiten Wagen ebenfalls einen Magneten legst. Überprüfe durch ein Experiment.
Überlege, was geschehen wird, wenn du auf den zweiten Wagen ein Eisenstück legst. Überprüfe durch ein Experiment.
Fasse die Ergebnisse der Experimente zusammen.
Magnet und Magnet gleichnamig
Magnet und Magnet ungleichnamig
Magnet und Eisenstück
Zusammenfassung der Ergebnisse
Ordne die Sätze in der Reihenfolge, in der sie in den Info-Texten vorkommen.
- In einem Eisenstück sind die kleinen Magnete ungeordnet und heben sich so in ihrer Wirkung auf. Das Eisenstück ist unmagnetisch.
- Sind Magnete frei beweglich, so stellen sie sich immer in die gleiche Richtung und zwar in Nord-Süd-Richtung ein. Der Grund dafür ist das Magnetfeld der Erde.
- Jeder Magnet hat einen „Nordpol“ und einen „Südpol“, weil sich ein frei beweglicher Magnet in Nord-Süd-Richtung einstellt.
Schwimmender Magnet
Befestige einen Magneten auf einem Styroporschiffchen. Lass es im Wasser schwimmen und beobachte, wie es sich einstellt.
Finde eine Erklärung.
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Deklination und Inklination
Die Magnetnadel im Kompass zeigt nicht genau in Nord-Süd- Richtung. Die magnetischen Pole fallen nicht mit den geografischen Polen zusammen. Außerdem wandern die Magnetpole jedes Jahr um einige Kilometer.
Die Abweichung einer Magnetnadel von der tatsächlichen Nord-Süd- Richtung nennt man Deklination oder magnetische Missweisung. Sie beträgt in Europa nur einige Winkelgrade.
Eine Magnetnadel, die um eine waagrechte Achse drehbar ist, stellt sich in Richtung der magnetischen Feldinien ein. Die Neigung der Magnetnadel gegenüber der Horizontalen heißt Inklination. Dieser Winkel liegt in Europa zwischen 60 und 80 Grad.
Überlege, wie sich eine Magnetnadel, die um eine waagrechte Achse drehbar ist, einstellt …
… an den magnetischen Polen:
… über dem Äquator:
Orientierung von Tieren
Tauben orientieren sich im Erdmagnetfeld. Sie besitzen Zellen mit eisenhaltigen Mineralien.
Suche nach weiteren Tieren, die sich im Erdmagnetfeld orientieren.
Vergleiche mit deinen Mitschülerinnen und Mitschülern.
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Erkläre das Bild mit den schwebenden Magneten.
Diskutiert, warum die Abstände zwischen den Magneten nicht gleich groß sind.
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Quizfragen
Merke
Magnetismus – Zusammenfassung
Magnetismus ist eine Eigenschaft von bestimmten Stoffen. Jeder Magnet besitzt einen Nord- und einen Südpol. Die magnetische Wechselwirkung ist zwischengleichen Polen abstoßend, zwischen ungleichen anziehend. Den Wirkungsbereich umeinen Magnet nennt man Magnetfeld. Auch die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben.
