Version vom 20. September 2015, 22:06 Uhr

Eine Nagelkette

Folgerung

1) Durch den Magnet werden die Nägel selbst zu einem Magnet, sie bekommen einen Nord- und einen Südpol. Das nennt man magnetische Influenz.

2) Ohne den Magneten sind die Eisennägel nur noch wenig magnetisiert, die starke Magnetisierung ist nicht dauerhaft.

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 Nordn zeigende Pol Nordpol, der andere Südpol.
• Gleiche Pole werden voneinander weggedrückt, unterschiedliche zueinander gezogen.

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 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.

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.

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) 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 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) 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.

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:

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