Lernzirkel Eigenschaften von Magneten - Ergebnisse
A) Eigenschaften von Magneten
Station 1: Ein Magnet und andere Stoffe
- Von den Metallen sind nur Eisen, Nickel und Cobalt magnetisierbar.
- Alle Nicht-Metalle sind nicht magnetisierbar.
Station 2: Die Pole eines Permanentmagneten (Kompass)
- Die Stellen des Magneten mit der stärksten Wechselwirkung heißen Pole.
- Hängt man einen Magneten drehbar auf, so heißt der nach Norden zeigende Pol Nordpol, der andere Südpol.
- Gleiche Pole werden voneinander weggedrückt, unterschiedliche zueinander gezogen.
Zwei ungleichnamige Pole.
Zwei gleichnamige Pole.
Station 3: Magneten herstellen und zerstören (magnetische Influenz)
1)
- Die unmagnetisierten Nägel werden in der Nähe eines Magneten selbst zu einem Magnet. Sie bekommen in der Nähe eines Südpoles einen Nordpol und am anderen Ende einen Südpol. Das nennt man "magnetische Influenz".
- Der zweite Nagel wird dann vom ersten Nagel magnetisch influenziert und so weiter.
- Der Südpol des Permanentmagneten und der Nordpol des Nagels werden zusammengezogen. Der Südpol des Permanentmagneten und der Südpol des Nagels werden voneinander weggedrückt. Aber die unterschiedlichen Pole sind sich viel näher als die beiden Südpole und deshalb ist die anziehende Wirkung viel stärker als die Abstoßung!
2)
- Streicht man mit dem Pol eines Permanentmagneten einige Male über den Eisennagel, so wird dieser permanent magnetisiert. Der Nagel bekommt einen Nord- und einen Südpol.
- Durch die Erschütterungen beim Aufprall auf dem Boden verliert der magnetisierte Nagel seine Pole wieder.
Station 4: Das Innere eines Magneten (Modell der Elementarmagnete)
- Jeder Magnet hat immer mindestens zwei Pole: Einen Nordpol und einen Südpol.
- Magnete sind immer Dipole. Magnetische Monopole gibt es nicht.
Station 5: Aufgaben
Teilt man einen Magneten in immer kleinere Stücke, entstehen wieder Magnete mit Nord- und Südpol. Wiederholt man diese Zerteilung immer und immer wieder, so gelangt man zu den einzelnen Atomen, den Elementarmagneten. Ein Eisenatom ist zum Beispiel ein winziger Magnet.
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Bei magnetisierbaren Stoffen, wie Eisen, Nickel und Kobalt sind die Atome kleine Elementarmagnete. Bei nichtmagnetisierbaren Stoffen sind die Atome keine Magnete. Bei magnetisierten Stoffen sind die Elementarmagnete in eine gemeinsame Richtung ausgerichtet. |
1)
Ein unmagnetisiertes Stück Eisen enthält Elementarmagnete, die in verschiedene Richtungen zeigen. Deshalb hat es keine Pole.
Ein Stück Kupfer hat keine Elementarmagnete, denn es ist nicht magnetisierbar.
Bei einem magnetisierten Stück Eisen sind die Elementarmagnete ausgerichtet. Es bilden sich Pole.
Reines Eisen (Fe) ohne Beimischungen nennt man Weicheisen. Aus Weicheisen wird durch Beimischung von Kohlenstoff und anderen Zusätzen Stahl hergestellt.
Dadurch verändert sich die Drehbarkeit der Elementarmagnete! In Weicheisen sind sie leicht veränderbar, je mehr Zusätze das Eisen enthält, desto stabiler ist die Ausrichtung der Elementarmagnete.
- Durch den Magneten richten sich die Elementarmagnete des ersten Nagels aus. Dort wo der Nagel den Südpol des Magneten berührt, bildet sich ein Nordpol. An der restlichen Oberfläche bildet sich ein Südpol. Dieser Südpol kann den zweiten Nagel wiederum magnetisieren. Auch er bekommt einen Nord- und einen Südpol. Weil Nord- und Südpol zusammengezogen werden, bleiben die Nägel hängen.
- Je länger die Nagelkette wird, desto schwächer ist die Wirkung. Das liegt daran, dass bei einem Nagel die Nord- und Südpolladung immer gleich groß ist. Der Südpol ist aber über eine große Oberfläche verteilt und deshalb ist das kleine Stück Südpol an der Nagelspitze schwächer.
- Ohne den Festmagneten zeigen die Elementarmagnete des ersten Nagels in viele unterschiedliche Richtungen. Er hat keine Pole. Deswegen gibt es auch keine Anziehungskraft zwischen den Nägeln.
3)
- Durch das Drüberstreichen richten sich die Elementarmagnete aus. Weil der Nagel nicht aus reinem Weicheisen ist, sondern aus einfachem Stahl, bleibt die Ausrichtung zum Teil erhalten und es bilden sich dauerhafte Pole.
- Durch das Hinwerfen werden die Elementarmagnete durcheinandergeschüttelt.
4)
- Um einen Permanentmagneten herzustellen, muss man die Elementarmagnete eines magnetisierbaren Materials ausrichten, sodass Pole entstehen. Wenn man den Permanentmagneten wieder wegnimmt, sollen die Elementarmagnete des Materials weiter ausgerichtet bleiben.
- Während des Magnetisierens müssen die Elementarmagnete also drehbar sein, danach sollen sie fest bleiben. Das Material muss also Elementarmagnete haben, die sich nur schwer ausrichten lassen, zum Beispiel Eisen mit speziellen Zusätzen. Beim Magnetisieren muss man die Elementarmagnete durch Hitze oder Erschütterungen beweglich machen.
Bei einem magnetisierten Gegenstand hebt sich die Wirkung der Nord- und Südpole in der Mitte gegenseitig auf. Nur die Pole am Anfang und am Ende wirken nach Außen.
Man beschreibt daher den Magnetisierungszustand auch mit Magnetisierungslinien:
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Magnetisierungslinien beschreiben die Ausrichtung der Elementarmagnete innerhalb eines Gegenstandes. Sie verlaufen vom Südpol zum Nordpol. |
5)
- Der Südpol ist am Anfang der Magnetisierungslinien, der Nordpol an den Enden.
Ein Scheibenmagnet.
Dieser Magnet hat mehr als zwei Pole!
Die Pole sehen so aus wie bei einem Stabmagneten, hier ist aber der Magnet Außen, beim Stabmagnet Innen.
6) Bei diesen Permanentmagneten sind die Pole gekennzeichnet.
- Zeichne den möglichen Verlauf der Magnetisierungslinien ein.
Diese Pole können durch diese Magnetisierung entstehen...
oder durch diese!
Diese Art von Magnetisierung gibt es nicht!
An einer Stelle eines Magneten kann die Magnetisierung nur eine Richtung haben , deswegen gilt:
- Magnetisierungslinien kreuzen sich nie.
7)
An der Kontaktfläche ensteht ein Südpol. Das Weicheisen wird so magnetisiert, dass es den Nordpol "verteilt" oder "vergrößert".
Auch hier "verteilen" die Weicheisenstücke die Pole auf eine größere Fläche.
