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Version vom 7. Juli 2019, 21:23 Uhr

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Aufgaben zum Modell der Elementarmagnete

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.



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) Bei einem Versuch haben wir ihr eine "Nagelkette" an einen Magneten gehängt. Ohne den Magneten bleiben die unteren Nägel nicht an dem oberen hängen.

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

3) Außerdem haben wir 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.



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:

Festmagnet mit Ladungen.png

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 der Magnetisierungslinien ein.

7) An einen Permanentmagneten hängen ein oder zwei Weicheisenstücke.

  • Baut euch selbst die Situation nach und sucht mit einem Kompass die Pole.
  • Zeichnet dann die Magnetisierungslinien im Weicheisen ein.
Material
  • ein Stabmagnet
  • zwei Stücke Weicheisen
  • ein Minikompass