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==Praktikum: Äquipotentialflächen messen==
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==Aufgaben zum Magnetfeld==
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===Arbeitsauftrag===
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[[Datei:Theraband.jpg|thumb|150px]]
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[[Datei:Praktikum_Äquipotentiallinien_Kondensator.jpg|thumb|Als "Kondensatorplatten" kann man auch zwei kurze Stativstangen nehmen.]]
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====1) Energiespeicher====
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*Zeichnen Sie für einen Kondensator und einen elektrischen Dipol die Äquipotentialflächen (Linien) für 0V, 1V, ... ,9V, 10V.
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Steffi trainiert mit einem Gummiband und zieht es auseinander. Das ist anstrengend und sie benötigt dazu Energie. Auch Martin braucht Energie, um zwei Magnete auseinander zu ziehen.  
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<br>Erkläre für beide Fälle wo die Energie jetzt steckt und beschreibe für beide Fälle wie diese Energie wieder frei werden kann. <br style="clear: both" />
  
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*Erstellen Sie jeweils ein Diagramm des Potentials und der Feldstärke über den Ort.
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====2) Ein Feld zeichnen====
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:Beim Kondensator auf der Symmetrieachse senkrecht zu den "Platten", beim Dipol auf der Verbindungslinie zwischen den Polen.
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Hier siehst du verschiedene Darstellungsmöglichkeiten vom Magnetfeld eines Dauermagneten. Im linken Bild sind Bereiche von rot bis blau gefärbt, in denen das Feld stark bis schwach ist. Im rechten Bild sind die Feldlinien eingezeichnet.
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<br>Vergleiche die beiden Darstellungsmöglichkeiten mit Hilfe der Tabelle.
  
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*Berechnen Sie für den Kondensator und den Dipol die elektrische Feldstärke an einer selbst ausgewählten und auf dem Papier markierten Stelle. Bestimmen Sie die Kraft, die dort auf ein Elektron wirkt.
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<gallery widths=250px heights=200px perrow=4 >
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Bild:Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldstärke bunt.png|
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Bild:Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldlinien.png|
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</gallery>
  
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;Material
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{|class="wikitable" style="text-align: center"
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:Netzgerät, Kroko-Kabel,  eckige Tonnenfüße, 200g-Gewichte, feuchtes Papier, Multimeter mit Messkabel
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|style="width:20%;border-style: solid; border-width: 4px "|
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;Aufbau
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!style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:Das Papier vollständig nass machen und etwas abtropfen lassen. Es ist wichtig, dass es während der Messung gleichmäßig feucht ist. Angetrocknete Stellen verfälschen das Ergebnis!
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Linkes Bild
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:Der Kondensator wird aus vier eckigen Standfüßen gebaut, der Dipol aus zwei 200g-Gewichten.
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!valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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:Mit zwei Kroko-Kabeln werden die Pole an das Netzgerät angeschlossen. Den Minuspol legt man als 0V fest ("Erde")
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Rechtes Bild
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:Mit dem Multimeter die Potentialdifferenz (Spannung) zwischen Minuspol und einer Stelle auf dem Papier messen und Orte gleichen Potentials z.B. 4V auf dem Papier markieren.
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:Die Spannung am Netzteil wird so geregelt, dass der Pluspol auf dem Potential von 10V liegt (am Papier gemessen!).
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<br style="clear: both" />
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Stärke des Magnetfeldes
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Richtung des Magnetfeldes
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|style=" text-align:right; border-style: solid; border-width: 4px "|
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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Pole des Magneten
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|style="text-align:left; border-style: solid; border-width: 4px "|
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|valign="top"; style="border-style: solid; border-width: 4px "|
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===Beobachtungen===
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====3) Feldlinien interpretieren====
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Die folgenden Bilder zeigen Eisenspäne, die über Magnete gestreut worden sind und einen kleinen Kompass.
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<br>'''a)''' "Magnetfeldlinien sind wie sich abstoßende Gummibänder." Erkläre damit die Anziehung und die Abstoßung der Pole.
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<br>'''b)''' Beschrifte mit Hilfe des Kompass die Pole der Magnete mit N und S. Begründe deine Wahl kurz schriftlich.
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<br>'''c)''' Überlege dir dann in welche Richtung die Kompassnadel in den Kreisen zeigt und zeichne diese ein.
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<gallery widths=200px heights=200px  perrow=2>
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Bild:Magnetfeld Eisenspäne ungleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg
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Bild:Magnetfeld Eisenspäne gleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg
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====4) Feldlinien zeichnen====
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In den folgenden Bildern sind die Pole der Magnete vorgegeben. Zeichne jeweils den Verlauf und die Richtung einiger Feldlinien ein. Ergänze anschließend in welche Richtung die Kompassnadeln in den Kreisen zeigen.
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen.png|center|400px]]
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NS.png|center|400px]]
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[[Datei:Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NN.png|center|400px]]
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<br style="clear: both" />
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====5) Kreuzende Feldlinien?====
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Eine Kompassnadel richtet sich immer parallel zu den Feldlinien aus und zeigt in Richtung eines magnetischen Südpols.
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<br>'''a)''' Erkläre damit, warum der Verlauf der sich kreuzenden Feldlinien so nicht möglich ist.
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<br>'''b)''' Ergänze anschließend auf dem nächsten Bild die fehlenden Pole und zeichne den korrekten Verlauf der Feldlinien ein.
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<gallery widths=250px heights=250px  perrow=2 >
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Bild:Magnetfeldlinien-Falsch.jpg|
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Bild:Magnetfeldlinien-leer.jpg|
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</gallery>
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====6) Magnetisierungslinien und Feldlinien====
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'''a)''' Ergänze '''mit schwarzem Stift''' in folgendem Bild die '''Magnetisierungslinien''' im Inneren des Magneten.
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<br>'''b)''' Ergänze außerdem '''mit rotem Stift die Feldlinien'''.
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<br>Beschreibe darunter, wo die Magnetisierungslinien und die Feldlinien jeweils anfangen und aufhören.
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[[Datei:Felder Stabmagnet nur hell dunkel.png|400px|center]]

Version vom 20. März 2026, 14:23 Uhr

Aufgaben zum Magnetfeld

Theraband.jpg

1) Energiespeicher

Steffi trainiert mit einem Gummiband und zieht es auseinander. Das ist anstrengend und sie benötigt dazu Energie. Auch Martin braucht Energie, um zwei Magnete auseinander zu ziehen.
Erkläre für beide Fälle wo die Energie jetzt steckt und beschreibe für beide Fälle wie diese Energie wieder frei werden kann.

2) Ein Feld zeichnen

Hier siehst du verschiedene Darstellungsmöglichkeiten vom Magnetfeld eines Dauermagneten. Im linken Bild sind Bereiche von rot bis blau gefärbt, in denen das Feld stark bis schwach ist. Im rechten Bild sind die Feldlinien eingezeichnet.
Vergleiche die beiden Darstellungsmöglichkeiten mit Hilfe der Tabelle.

  • Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldstärke bunt.png
  • Magnetfeld Darstellung Stabmagnet verschiedene Darstellungen kleiner Ausschnitt Stabmagnet Feldlinien.png

Linkes Bild

Rechtes Bild

Stärke des Magnetfeldes

Richtung des Magnetfeldes

Pole des Magneten

3) Feldlinien interpretieren

Die folgenden Bilder zeigen Eisenspäne, die über Magnete gestreut worden sind und einen kleinen Kompass.
a) "Magnetfeldlinien sind wie sich abstoßende Gummibänder." Erkläre damit die Anziehung und die Abstoßung der Pole.
b) Beschrifte mit Hilfe des Kompass die Pole der Magnete mit N und S. Begründe deine Wahl kurz schriftlich.
c) Überlege dir dann in welche Richtung die Kompassnadel in den Kreisen zeigt und zeichne diese ein.

  • Magnetfeld Eisenspäne ungleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg
  • Magnetfeld Eisenspäne gleiche Pole Kompass 2 Ausschnitt mit leeren Kompassen.jpg

4) Feldlinien zeichnen

In den folgenden Bildern sind die Pole der Magnete vorgegeben. Zeichne jeweils den Verlauf und die Richtung einiger Feldlinien ein. Ergänze anschließend in welche Richtung die Kompassnadeln in den Kreisen zeigen.

Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen.png
Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NS.png
Magnetfeld Aufgabe Feldlinien Kompass zeichnen NN.png


5) Kreuzende Feldlinien?

Eine Kompassnadel richtet sich immer parallel zu den Feldlinien aus und zeigt in Richtung eines magnetischen Südpols.
a) Erkläre damit, warum der Verlauf der sich kreuzenden Feldlinien so nicht möglich ist.
b) Ergänze anschließend auf dem nächsten Bild die fehlenden Pole und zeichne den korrekten Verlauf der Feldlinien ein.

  • Magnetfeldlinien-Falsch.jpg
  • Magnetfeldlinien-leer.jpg

6) Magnetisierungslinien und Feldlinien

a) Ergänze mit schwarzem Stift in folgendem Bild die Magnetisierungslinien im Inneren des Magneten.
b) Ergänze außerdem mit rotem Stift die Feldlinien.
Beschreibe darunter, wo die Magnetisierungslinien und die Feldlinien jeweils anfangen und aufhören.

Felder Stabmagnet nur hell dunkel.png
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