Schülerversuche zu Magnetismus

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Schulversuchspraktikum Physik
WS 00/01
Protokoll zum Thema:
Schülerversuche zu
Magnetismus
Rauecker Petra
9855238
Schauer Magdalena
9855708
Schülerversuche Magnetismus
Inhaltsverzeichnis:
1. 2. Klasse Unterstufe
Seite 3
1.1. Eigenschaften von Magneten
Seite 3
1.2. Magnetpole
Seite 5
1.3. Arbeitsblatt zu Magneten und Magnetpolen
Seite 7
1.4. Mögliche Fragen zur Wiederholung
Seite 11
2. 4. Klasse Unterstufe
Seite 13
2.1. Magnetfelder
Seite 13
2.2. Arbeitsblatt magnetische Feldlinien
Seite 13
2.3. Darstellungen für Feldlinienbilder
Seite 15
2.4. Magnetfeld der Erde
Seite 17
Seite 2
Schülerversuche Magnetismus
1. 2. Klasse Unterstufe
1.1. Eigenschaften von Magneten
Versuch 1:
Lernziel:
Die Schüler sollen auf einfache Weise und durch eigenes Probieren, die Eigenschaften eines
Magneten kennenlernen, und welche Stoffe von einem Magneten angezogen werden.
Material:
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
Stabmagneten
Eisennagel
Bleistift
Zwirnfaden
Nickel- Stück
Kobalt – Plättchen
Stecknadel
Gummiball
Knopf
Usw.
Versuchsdurchführung:
Man legt die oben angeführten Gegenstände auf einen Tisch und nähert den Magneten den
einzelnen Stücken langsam an.
Man merkt alle Gegenstände die aus Eisen bzw. aus Stahl sind werden vom Magneten
angezogen. Magneten ziehen also Gegenstände aus Eisen, Nickel oder Kobalt an. Die
Anziehung wirkt auch umgekehrt.
Hinweise:
Ø Unter den Körpern sollten viele versch. Metallgegenstände außer Eisen sein. Oft wird
nämlich vermutet, dass Magneten allgemein Metalle anziehen.
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Schülerversuche Magnetismus
Versuch 2:
Lernziel:
Den Schülern soll noch einmal die wechselseitige Anziehung von Magnet und Eisennagel
gezeigt werden.
Material:
ü Stabmagnet
ü Eisennagel
ü 2 Glasröhrchen
Versuchsdurchführung:
Man legt einen Eisennagel auf zwei kleine Glasröhrchen und
nähert einen Pol eines Magneten dem Nagelkopf. Beginnt
sich der Nagel zu bewegen, sieht man den Magneten
vorsichtig weiter weg.
Nun legt man den Magneten auf die beiden Rollen und
nähert einem Magnetpol einen Eisennagel. Setzt sich der
Magnet in Bewegung, zieht man den Nagel vorsichtig weg.
Der Magnet und
wechselseitig an.
der
Eisennagel
ziehen
einander
Hinweise:
Ø Der Versuch kann auch mit einem Hufeisenmagneten durchgeführt werden.
Ø Möchte man den Magneten über eine größere Strecke entlangziehen, so kann man
auch mehrere Röhren auslegen.
Beim Wegziehen ist vorsichtgeboten, da sich im Moment der starken Anziehung Magnet und
Eisen ziemlich schnell nähern.
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Schülerversuche Magnetismus
1.2. Magnetpole
Lernziel:
Die Schüler sollen erklären können, wo die Anziehungskraft eines Magneten am stärksten ist.
Die Schüler sollen wissen, welche Pole es gibt, und deren Wirkungsweise zueinander.
Versuch 1
Auch als Schülerversuch geeignet!
Material:
ü Stabmagnet
ü Hufeisenmagnet
ü Viele Nägel
Versuchsdurchführung:
Zunächst wird der Stabmagnet über einen Haufen Nägel gelegt und langsam hochgehoben.
Dasselbe dann auch noch einmal mit einem Hufeisenmagneten.
Das Ergebnis ist, dass die Nägel nur an den Enden des Magneten hängen bleiben.
Die beiden Stellen eines Magneten mit der stärkeren magnetischen Anziehungskraft nennt
man Magnetpole.
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Schülerversuche Magnetismus
Versuch 2:
Lernziel:
Die Schüler sollen angeben können, warum man die Pole eines Magneten mit Nord- und
Südpol bezeichnet.
Material:
ü Stabmagnet
ü Faden
Versuchsdurchführung:
Ein Stabmagnet wird an einem Faden aufgehängt, er muss sich in waagrechter Richtung frei
drehen können.
Nach einiger Zeit stellt er sich so ein, dass ein bestimmtes Ende nach Norden (und natürlich
das andere Ende nach Süden) zeigt.
Den nach Norden weisenden Pol eines waagrecht drehbaren Magneten nennt man Nordpol.
Das andere Ende nennt man Südpol.
Bei Magneten werden Nordpole meist mit rote, Südpole mit grüner Farbe gekennzeichnet.
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Schülerversuche Magnetismus
1.3. Arbeitsblatt zu Magneten und Magnetpole
Mit diesem Blatt sollen die Schüler Grunderfahrungen mit dem Magneten machen. Sie sollen
dabei herausfinden, dass sich gleichnamige Pole abstoßen und verschiedennamige Pole
einander anziehen.
Im zweiten Versuch des Arbeitsblattes, soll das Ganze noch einmal spielerisch erarbeitet und
gefestigt werden.
Die dritte Aufgabe besteht darin, die Drehrichtung einer Magnetnadel in der Nähe eines festen
Magnetpols zu bestimmen.
Weiters soll auch noch die Reichweite eines Magneten untersucht werden.
Zum Schluss soll die Wechselseitige Anziehung zwischen zwei Magnetnadeln untersucht
werden.
Das Arbeitsblatt kann in Einzelarbeit oder in Gruppenarbeit erarbeitet werden. Je nachdem,
wie viele Kompassnadel und Stabmagneten zur Verfügung stehen.
Am besten man teilt die Magnete und Magnetnadeln aus und lässt die Schüler das Arbeitsblatt
erarbeiten und vergleicht am Ende der Stunde die Ergebnisse.
Ungefähre Dauer des Arbeitsblattes: eine Einheit.
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Schülerversuche Magnetismus
Arbeitsblatt
Für die Versuche brauchst du:
ü
ü
ü
ü
Stabmagnet
2 Kompassnadel
Schnur
Maßband
Wissenswertes:
Die Pole der Magnete müssen markiert sein.
Zur Wiederholung:
Nordpole (N) sind mit roter Farbe und Südpole (S) mit grüner Farbe gekennzeichnet.
Versuch 1:
Versuchsdurchführung:
Du näherst dich einem der beiden Pole der
Magnetnadel mit einem beliebigen Pol des
Magneten. Siehe Abbildung.
Es erfolgt Abstoßung oder Anziehung. Nun
probiere alle 4 möglichen Kombinationen mit
Nadel und Magnet durch. Halte fest, was du
bemerkt hast.
ü Wie oft erfolgt Abstoßung?
ü Wie oft erfolgt Anziehung?
ü Welche Pole zeihen einander an?
ü Welche Pole stoßen einander ab?
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Versuch 2:
Versuchsdurchführung:
Befestige an einem Ende des Stabmagneten eine Schnur. Nimm das obere Ende der Schnur
und halte den Stabmagneten über eine Kompassnadel. Versetze nun den Stabmagneten in eine
kreisende Bewegung.
ACHTUNG: Der Abstand zwischen Nadel und Stabmagneten muss so gewählt werden, dass
die Magnetnadel nicht vom Stabmagneten angehoben wird.
ü Welche Bewegungen der Kompassnadel können mit dem Stabmagneten erzielt
werden?
Versuch 3:
Versuchsdurchführung:
Kennzeichne durch Pfeile die Drehrichtung (Ablenkung) der Magnetnadel!
Zur Überprüfung kannst du dein Ergebnis auch mit deinem Magneten und deiner
Kompassnadel nachprüfen. Wobei die grünen Flächen die Nordpole kennzeichnen.
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Versuch 4:
Versuchsdurchführung:
Stelle zwei Magnetnadeln die sich auf gleicher Höhe
befinden sollen so auf, dass sie sich nicht berühren. Versetzte
nun eine der zwei Nadel in Drehung.
ü Was passiert mit der zweiten Magnetnadel?
ü Auf welche wichtige Eigenschaft von Magnetpolen kann dieses Ergebnis
zurückgeführt werden.
Versuch 5:
Versuchsdurchführung:
Stelle eine Kompassnadel auf und warte bis sich die Nadel nicht mehr bewegt.
ü Zur Wiederholung:
Welche Richtung stellt sich ein?
Nun näher dich der Kompassnadel mit einem Stabmagneten. In einer bestimmten Entfernung
beginnt sich die Nadel zu bewegen. Bei der Annäherung des Stabmagneten an die
Kompassnadel sollten sie auf gleicher Höhe liegen (anpeilen).
Miss den Abstand zwischen Nadel und Stabmagneten ab welchen sich die Nadel zum
Bewegen beginnt und gib in an.
Abstand:
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1.4. Mögliche Fragen zur Wiederholung:
Ø Welche der folgenden Gegenstände werden von einem Magneten
angezogen?
o
o
o
o
o
o
o
o
Glaskugel
Eisenblech
Holzstab
Gummiringerl
Reißnagel
Kupferrohr
Messingschraube
Papier
Ø Ein Stabmagnet hat die größte Anziehungskraft
o In der Mitte
o An einem Ende
o An beiden Enden
Ø Ein Ende eines Stabmagneten heißt Nordpol,
o Weil es nur am Nordpol der Erde hergestellt werden kann
o Weil es bei einem frei drehbaren Magneten immer nach Norden weißt
o Weil der Physiker Nord den Magneten erfand
Ø Welche Magnetpole ziehen einander an?
o
o
o
o
Nordpol – Südpol
Nordpol – Nordpol
Südpol – Südpol
Südpol – Nordpol
Ø Zwei Stabmagneten werden mit den gleichnamigen Polen
zusammengelegt und fest zusammengehalten. Zwei aneinander liegende
gleichnamige Pole haben nun gemeinsam?
o Die gleiche Anziehungskraft
o Eine größere Anziehungskraft
o Eine kleinere Anziehungskraft als ein Pol allein
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Schülerversuche Magnetismus
Zum Abschluss ein kleiner Rätselspaß:
a) Körper, der Eisen anzieht.
b) Stoff, den ein Magnet anzieht.
c) Name eines Magnetpols.
d) . . . Pole stoßen einander ab.
e) Pol, der nach Norden zeigt.
LÖSUNG:
Im Umrahmten Teil: Name eines Stoffes der von Magneten angezogen wird.
a
b
c
d
e
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2. 4. Klasse Unterstufe
Zum Einstieg in den Magnetismus können noch ein paar Versuche von vorher wiederholt
werden.
2.1. Magnetfelder
Lernziel:
Der Schüler soll angeben können, was man unter einem Magnetfeld versteht und erläutern
können, was magnetische Feldlinien angeben.
Zum Einstieg kann man Versuch 1 vom Arbeitsblatt vorne machen. Die Erklärung lautet nun:
Die Kraft des Magneten wirkt nach allen Seiten und wird mit zunehmender Entfernung vom
Magneten schwächer.
Im Raum um einen Magneten entsteht also ein Kraftfeld. Es wird als Magnetfeld bezeichnet.
2.2. Arbeitsblatt magnetische Feldlinien:
Mit dem folgenden Arbeitsblatt sollen die Schüler verschiedene Möglichkeiten kennenlernen,
wie man Feldlinien von Magneten sichtbar machen kann.
Weiters sollten sie auch bei Signifikanten Formen von Magneten (Ringmagnet,
Stabmagnet,...) den ‚Feldlinienverlauf skizzieren können.
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Schülerversuche Magnetismus
Arbeitsblatt:
WICHTIG:
Im Raum um einen Magneten besteht ein Kraftfeld. Es heißt Magnetfeld.
Die magnetischen Feldlinien geben für jeden Punkt des Magnetfeldes die Richtung an, in die
sich eine Magnetnadel aufgrund der dort herrschenden magnetischen Kraft einstellt.
Feldlinien weisen immer vom Nordpol zum Südpol!
Für die folgenden Versuche benötigst du:
ü
ü
ü
ü
ü
dünnen Karton
2 Stabmagneten
Hufeisenmagnet
Ringmagnet
Eisenspäne
Versuchsdurchführung:
Lege den dünnen Karton jeweils auf die verschiedenen Formen von Magneten. Nun streue auf
den Karton vorsichtig Eisenfeilspäne. Durch leichtes klopfen mit den Fingern kannst du die
Ausrichtung der Eisenspäne noch verbessern.
Zeichne nun zu den unten dargestellten Magneten die Feldlinienbilder! Kennzeichne durch
Pfeilspitzen die Richtung der Feldlinien!
b)
a)
c)
d)
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Schülerversuche Magnetismus
2.3. Weitere Möglichkeiten für die Darstellung von Feldlinien:
Die Feldlinien können mit diesem Versuch auf einem Karton fixiert werden.
Material:
ü
ü
ü
ü
ü
ü
Heißes Kerzenwachs
Pristolkarton
Alter Pinsel
Eisenspäne
Verschiedene Formen von Magneten
Bunsenbrenner
Versuchsdurchführung:
Das warme Wachs wird mit einem Pinsel auf den Karton gestrichen. Das Wachs nun auf dem
Karton auskühlen lassen. Anschließend unter den Karton einen Magneten legen und
vorsichtig Eisenspäne auf den Karton streuen.
Wenn ein schönes Feldlinienbild sichtbar ist, den Bunsenbrenner anzünden und zunächst eine
Zeitlang brennen lassen. Anschließend mit dem Bunsenbrenner das Wachs wieder erwärmen,
dazu hält man den Bunsenbrenner in schräger Lage über den Karton. Damit der
Bunsenbrenner nicht zum „Spucken“ anfängt, muss er vorher eine Zeitlang brennen.
Auf diese Art und Weise können die Feldlinien schön fixiert werden.
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Schülerversuche Magnetismus
Projektion von Feldlinienbildern:
Material:
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
Overheadprojektor
Glasplatte
Unterlagenklötzchen
2 Hufeisenmagnete
Ringmagnet
Magnetknöpfe
Kleiner Hufeisenmagnet
Versuchdurchführung:
Der bzw. die Magnete werden auf den Overheadprojektor gelegt. Auf den bzw. die Magnete
legt man eine Glasplatte die mit Holzklötzchen so fixiert wird, dass sie waagrecht liegt.
Auf die Glasplatte streut man über die Magnete Eisenpulver und klopft solange mit dem
Finger auf die Platte bis sich die Späne entlang der Feldlinien angeordnet haben.
Da die Magnete verschieden hoch sind, muss das projizierte Bild jedes Mal scharf eingestellt
werden. Auf den unten beigefügten Bildern sind einige Mögliche Bilder dargestellt.
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Schülerversuche Magnetismus
2.4. Magnetfeld der Erde
Eine leicht drehbare Magnetnadel stellt sich immer in die Nord- Südrichtung ein. Es wirken
daher auf sie magnetische Kräfte. Das bedeutet:
Im Raum um unsere Erde besteht ein Magnetfeld. Wie jedes Magnetfeld kann man auch das
Magnetfeld der Erde durch Feldlinien beschreiben.
Der magnetische Südpol der Erde liegt derzeit nördlich von Kanada, der magnetische Nordpol
südlich von Australien. Die magnetischen Feldlinien der Erde verlaufen bogenförmig. Eine
Magnetnadel mit waagrechter Achse stellt sich in die Richtung der Feldlinien ein, wie unten
abgebildet.
Versuch:
Material:
ü Heizkörper
ü Magnetnadel
Versuchsdurchführung:
Man nähert dem oberen Teil eines eisernen Heizkörpers erst den Nordpol, dann den Südpol
einer Magnetnadel. Der Nordpol wird angezogen und der Südpol abgestoßen.
Nun wiederholt man den Versuch am unteren Ende des Heizkörpers. Diesmal wird der
Nordpol abgestoßen und der Südpol angezogen.
Der Heizkörper wird durch das Magnetfeld der Erde magnetisch. Wobei der obere Teil zum
Südpol wird und der untere Teil zum Nordpol.
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