Lernzirkel Eigenschaften von Magneten

Arbeitshinweise

• Schneidet die Versuchsanleitung aus und klebt sie als Überschrift ins Heft.
• Schreibt / zeichnet unter der Überschrift Beobachtung eure Beobachtungen
• und unter der Überschrift Folgerungen eure Erklärungen oder Ergebnisse auf.
• Bei einigen Stationen sollt ihr auch noch eine Zusatzfrage beantworten.

A) Eigenschaften von Magneten

Station 1: Ein Magnet und andere Stoffe

Aufbau

Haltet den Permanentmagneten an verschiedene Gegenstände im Zimmer und an die kleinen Würfel. Bei welchen Stoffen zeigt sich eine Wechselwirkung, bei welchen nicht?

• Schreibt eure Beobachtung in einer Tabelle auf.

magnetisierbare Stoffe	nicht magnetisierbare Stoffe
	Bleistift (Holz, Graphit)

Material

• ein Stabmagnet
• Probewürfel aus verschiedenen Materialien
• Gegenstände aus dem Zimmer

Station 2: Die Pole eines Permanentmagneten (Kompass)

Aufbau

1) Hängt einen Permanentmagneten mit einer Schnur drehbar auf und markiert den nach Norden zeigende Ende mit einem Stift. Dann macht ihr das gleiche mit dem anderen Magneten.

2) Taucht die Permanentmagnete in das Eisenpulver.

3) Nähert die verschiedenen Pole der Magnete einander.

Entfernt dann das Eisenpulver wieder von den Magneten und füllt es zurück in das Glas.

Material

• zwei Stabmagnete
• Eisenpulver
• eine Schnur

Station 3: Magneten herstellen und zerstören (magnetische Influenz)

Aufbau

1) Hängt einen Eisennagel an den Nordpol eines Magneten und an diesen wiederum den nächsten Nagel und so weiter. Versucht eine möglichst lange Nagelkette zu bilden.
Probiert eine Nagelkette ohne Magneten zu bilden.

2) Streicht mit einem Pol eines Permanentmagneten mehrmals in nur einer Richtung über einen Eisennagel. Danach hält man zuerst das eine, dann das andere Ende des Nagels an den Kompass.
Streicht mit dem gleichen Pol, aber in der anderen Richtung über den Nagel und haltet wieder die Enden an den Kompass.
Dann schmeißt man den magnetisierten Nagel mehrmals kräftig auf den Boden und untersucht ihn wiederum mit dem Kompass.

Material

• ein Stabmagnet
• einige Eisennägel
• ein Minikompass

Station 4: Das Innere eines Magneten (Modell der Elementarmagnete)

1) Untersucht den zerbrochenen Magneten mit dem Minikompass auf Magnetpole. Wenn der Magnet in mehrere Teile zerbrochen ist, untersucht auch die kleinen Bruchstücke.

2) Streicht mit einem Pol des Magneten mehrmals in der gleichen Richtung über den Eisendraht. Legt danach den Magneten etwas weiter weg, damit er den Versuch nicht stört.
Untersucht dann den Eisendraht mit dem Kompass auf Pole und markiert den Nordpol mit einem Stift.
Zerbrecht den Eisendraht in zwei gleiche Teile und markiert wieder die Nordpole.
Zerbrecht nun die beiden Hälften in Viertel, diese in Achtel, und so weiter. Markiert jedesmal den Norpol.

Material

• ein zerbrochener Stabmagnet
• ein Minikompass
• ein Eisendraht mit Sollbruchstellen

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.

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) In den Bildern sind die Elementarmagnete von

a) einem unmagnetisierten Stück Eisen

b) einem Stück Kupfer

c) einem magnetisierten Stück Eisen

gezeichnet. Ordne die Bilder zu und begründe.

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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.

2) In Station 3 habt ihr eine "Nagelkette" an einen Magneten gehängt. Ohne den Magneten bleiben die unteren Nägel nicht an dem oberen hängen.

• Zeichnet ein Bild mit zwei am Magneten haftenden Nägeln. Zeichnet in den Magneten und die Nägel die Ausrichtung der Elementarmagnete und die Pole ein.
• Erklärt warum die Nägel mit Magnet aneinander haften und ohne Magnet nicht.

3) Bei Station 3 habt ihr einen Eisennagel magnetisiert und durch Erschütterungen wieder entmagnetisiert.

• Erkläre dieses Ergebnis mit dem Modell der Elementarmagnete. (Zeichnung und Text)

4) Wie werden wohl Permanentmagnete hergestellt, die man kaufen kann? Überlegt euch mindestens eine Möglichkeit.

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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:

Magnetisierungslinien beschreiben die Ausrichtung der Elementarmagnete innerhalb eines Gegenstandes. Sie verlaufen vom Südpol zum Nordpol.

5) Bei diesen Permanentmagneten ist die Ausrichtung der Elementarmagnete durch Magnetisierungslinien gekennzeichnet.

• Kennzeichne die Südpole grün und die Nordpole rot.

6) Bei diesen Permanentmagneten sind die Pole gekennzeichnet.

• Zeichne den möglichen Verlauf Magnetisierungslinien ein.

Station 9: Einen Magneten kämmen

Aufbau

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Im Praktikum habt ihr einen Nagel magnetisiert. Wie kann man mit dem Elementarmagnetmodell diesen Vorgang beschreiben?

1) Magnetisiert dazu anstatt den Nagel die Kompassmatrix, indem ihr einmal mit einem schräg gehaltenen Magneten darüberstreicht. Wie richten sich die kleinen Magnete aus?

2) Schüttelt nun die Matrix. Was passiert?

☼ Erkläre nun das Magnetisieren des Nagels und die Entmagnetisierung aus dem Praktikum mit dem Modell der Elementarmagnete.

Material

• Kompassmatrix
• ein Stabmagnet