Ein Magnetfeld untersuchen und zeichnen
Versuch: Der schwimmende Magnetpol
- Aufbau
An einen mit Wasser gefüllten Bottich wird an der Seite ein Stabmagnet geklebt.
Eine Stahlstricknadel wird mit einem Festmagneten magnetisiert. Oder man setzt mehrere kleine Neodym-Magneten zu einer Kette zusammen, wodurch ein langer Stabmagnet entsteht. Die Kette oder die Nadel wird an einem Korken befestigt, so dass sie schwimmen kann. Der Nordpol befindet sich an der Oberseite des Korkens.
Dann setzt man die Magnetkette/die Nadel an verschiedene Stellen des Aquariums und läßt sie los.
- Beobachtung
Der schwimmende Magnetpol wird in einer gekrümmten Bahn vom Nordpol zum Südpol gezogen/gedrückt.
- Folgerung
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Mit einem Probenordpol kann man das Magnetfeld eines Magneten untersuchen. Das Feld zieht oder drückt den Probenordpol vom Nordpol zum Südpol des Stabmagneten. An jeder Stelle gibt es eine bestimmte Stärke und Richtung der Kraft auf den Probenordpol. Die Kraftrichtung veranschaulicht man mit Feldlinien. Senkrecht zur Kraftrichtung kann man Feldflächen einzeichnen. So erkennt man die innere Struktur des Magnetfeldes. Dort, wo die Linien eng beieinanderliegen, ist die Kraftwirkung auf den Probenordpol besonders groß. |
Das Magnetfeld wird hier durch die dunkle Färbung dargestellt. Es befindet sich hauptsächlich an den Polen.
Der Probenordpol wird an verschiedenen Stellen des Feldes unterschiedlich stark und in verschiedene Richtungen gezogen.
Feldlinien (rot) geben die Kraftrichtung auf den Probenordpol an. Die Feldflächen (grün) sind senkrecht dazu.
Magnetfeld-Untersuchung mit einem Kompass/Eisenfeilspänen
Material
*zwei Stabmagnete *ein Minikompass *ein Holzbrett *eine Plastikwanne mit Eisenfeilspäne darin *Zwei Weicheisenstücke
Aufbau
Man legt ein Holzbrett und ein leeres Blatt Papier auf den/die Magnete. Dann streut man möglichst gleichmäßig und dünn die Eisenspäne aus der Wanne auf das Brett. Zum Schluss klopft man leicht gegen das Brett.
Der Minikompass wird an verschiedene Stellen des Magnetfeldes gestellt.
Dan kann man die Feldlinien und Feldflächen auf das Papier zeichnen.
1) zwei ungleichnamige Pole
2) zwei gleichnamige Pole
3) ein mit Weicheisenkernen verlängerter Stabmagnet
- Beobachtung
Zwei ungleiche Pole der Stabmagnete wurden genähert.
Die Linien verbinden die sich anziehenden Pole.
Zwei gleiche Pole der Stabmagnete wurden genähert.
Die Linien der sich abstoßenden Pole scheinen sich auch abzustoßen.
Die Kompassnadel...
zeigt überall...
in Richtung...
der Linien.
- Folgerung
Eine Kompassnadel richtet sich immer parallel zu den Feldlinien aus.
- Durch das Magnetfeld werden die kleinen Eisenspäne magnetisiert. Sie bekommen einen Nord- und einen Südpol und richten sich wie ein kleiner Kompass längs der Feldlinien aus. Weil unterschiedliche Pole vom Feld zusammengezogen werden, bilden sich kleine Ketten längs der Feldlinien.
Die Feldlinien verbinden die sich anziehenden Pole.
Es gibt Feldflächen, die um beide sich abstoßenden Pole verlaufen.
Zwischen den Weicheisenkernen sind die Linien und Flächen ziemlich gerade.
- An den Feldlinien und Feldflächen kann man erkennen, ob das Feld die Pole auseinanderdrückt oder zusammenzieht.
- Längs der Feldlinien zieht sich das Feld zusammen und quer dazu, in Richtung der Feldflächen, drückt sich das Feld auseinander.
- Man kann sich die Feldlinien als Gummibänder vorstellen, die sich verkürzen wollen, aber sich gegenseitig abstoßen.
"Die Feldlinien sind wie sich gegenseitig abstoßende Gummibänder."
- Das Feld zwischen den Weicheisenkernen ist sehr gleichmäßig.
Ein Feld, bei dem die Linien und Flächen ganz gerade und gleichmäßig verlaufen, heißt "homogenes Feld".
Animation: Verschiedene Darstellungen des Magnetfeldes eines Stabmagneten
Dichtes Feld ist rot, dünnes Feld blau gezeichnet.
Die Pole entstehen durch einen Stabmagneten.
Dieser Ringmagnet würde die gleichen Pole und damit auch das gleiche Feld erzeugen.
Dichtes Feld ist dunkel gezeichnet.
Die Linien geben die Kraftrichtung auf einen Probenordpol an.
Die Feldflächen sind senkrecht zu den Linien.
Die Pole sind rot und grün markiert...
... und der Magnet ist eingezeichnet.
Hier kann man sich das Feld eines magnetischen Dipols zeichnen lassen. Der Dipol kann durch die Magnetisierung eines Stabmagneten oder eines Ringmagneten entstehen.
