Infoblatt Magnete - Physik und ihre Didaktik

Infoblatt Magnete
Bergische Universität Wuppertal
Magnete ziehen Stoffe aus Eisen (Kobalt, Nickel) an. Ebenso zieht aber
auch Eisen den Magneten an. Um herauszufinden, wer von beiden
Teilen der Magnet oder das Stück Eisen ist, brauchst du ein weiteres
Eisenstück, denn: Eisen zieht Eisen nicht an. Dann weißt du, ob du ein
Stück Eisen oder den Magneten in der Hand hast.
T
S
Sind die Magneten frei beweglich, beobachtet man: der Nordpol stößt
den Nordpol ab, der Südpol stößt den Südpol ab. Umgekehrt: der
Nordpol zieht den Südpol an und der Südpol den Nordpol.
Zusammengefasst: Pole mit gleichem Namen (gleichnamige Pole)
stoßen sich ab, Pole mit unterschiedlichen Namen (ungleichnamige
Pole) ziehen sich an.
Magnetische Kräfte wirken auch über größere Entfernungen auf
geeignete Probekörper (z.B. auf andere Magnete oder Eisenstücke).
Diese für uns nicht direkt erfahrbaren Kräfte fasst man mit dem Begriff
„magnetisches Feld“ zusammen. Ein magnetisches Feld ist also eine
nicht direkt fassbare Eigenschaft eines Raumes, die sich nur dadurch
äußert, dass magnetische Kräfte auf geeignete Probekörper ausgeübt
werden.
M
Da sich ein frei aufgehängter Stabmagnet IMMER in Nord-Süd-Richtung
ausrichtet, muss eine magnetische Kraft auf ihn einwirken. Es muss also
ein magnetisches Feld im Raum sein. Das ist das Magnetfeld, das
unsere Erde umgibt, das Erdmagnetfeld, das einfach so da ist.
Das magnetische Feld hat eine bestimmte Stärke und eine bestimmte
Richtung. Die Richtung erkennt man z. B. an der Ausrichtung einer
Magnetnadel.
Die Kraftwirkungen im magnetischen Feld können durch Eisenfeilspäne
sichtbar gemacht werden. Sie ordnen sich entlang der magnetischen
Feldlinien an. Jetzt erkennt man, in welche Richtung ein geeigneter
Probekörper im magnetischen Feld bewegt würde.
Didaktik der Physik
U
Pole sind die Stellen stärkster Anziehungskraft.
Rohrweck und Mitarbeiter
R
E
Es gibt zwei unterschiedliche magnetische Pole, die irgendeinen Namen
bekommen müssen. Dazu hängt man den Magneten frei beweglich auf
und stellt fest, dass er sich immer in die geografische Nord-Süd-Richtung
einstellt. Man hat DEN Pol, der nach dem geografischen Norden zeigt
( von Wuppertal aus also nach Schweden, Norwegen, Grönland..)
„Nordpol“ genannt, und entsprechend den Pol, der nach Süden zeigt
(Richtung Italien, Afrika..) „Südpol“. Hat man diese beiden Pole einmal
gefunden, streicht man den „Noooordpol“ roooot an und den „Süüüüdpol“
grüüüün. Jetzt kann man sie niemals verwechseln.
Verschiedene Magnete können unterschiedlich stark sein. Die Stärke hat
nichts mit dem Aussehen oder der Größe des Magneten zu tun.
Bergische Universität Wuppertal
Das magnetische Feld nimmt mit seiner Stärke immer mehr ab, je weiter
es von einem Pol des Magneten entfernt ist.
R
E
Es gibt keine magnetischen Einzelpole. Magnete haben immer
gleichzeitig einen Nord- und einen Südpol. Sie sind ein „Zweipol“
(=Dipol).
Stoffe, die magnetisiert werden können, bestehen aus kleinsten
Magneten, sogenannten Elementarmagneten. Ist ein Stück Eisen, das
viele Elementarmagnete in seinem Innneren hat, zunächst nicht
magnetisch, sind die Elementarmagnete völlig ungeordnet. Durch
Überstreichen mit einem Magneten ordnet man die Elementarmagnete
und das Stück Eisen ist magnetisch. Magnetisieren heißt also „Ordnen
von Elementarmagneten“. Durch Wärme und starke mechanische Kräfte
kann diese Ordnung wieder zerstört werden. Dann ist das Stück Eisen
wieder unmagnetisch.
T
S
Holz kann deshalb nie magnetisiert werden, weil es keine
Elementarmagnete hat.
Didaktik der Physik
M
U
Rohrweck und Mitarbeiter
Man muss nicht immer das Eisenstück berühren, um die Pole der
Elementarmagnete zu ordnen. Es reicht oft schon, wenn der Magnet in
der Nähe des Eisennagels liegt. Die magnetische Kraft wirkt auch über
eine gewisse Entfernung. Somit richtet der Magnet zunächst die ihm am
nächsten liegenden Elementarmagnete im Eisennagel aus (denn die
Stärke des magnetischen Feldes nimmt mit der Entfernung ab). Diese
geordneten Elementarmagnete beeinflussen dann ihre nächsten
Nachbarn usw. Am Ende ist der ganze Nagel magnetisch geordnet und
das ganze Spiel kann sich mit einem zweiten Nagel usw. wiederholen.
Entfernen wir den ursprünglichen Magneten, der die Ordnung herstellte,
wird die alte Unordnung schnell wiederhergestellt.