Versuche zu Magnetismus (1) 16.01.2009, 10:11

Magnetismus, Vorschaubild

Bei häufiger Beschäftigung mit der Elektrotechnik ist es unvermeidlich: Immer wieder stößt man auf das Thema Magnetismus. In einer Versuchsreihe wollen wir zeigen, wie man den Schülern die wichtigsten Wirkungen des Magnetismus anschaulich nahe bringt. Nur vereinzelt reichen für diese Versuche einfache Lehrmittel aus.

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2. Ausbildungsjahr

Dauermagnetismus

In den Elektrotechnik-Beiträgen des tec.LEHRERFREUNDS
Das URI-Trio
Spannung oder keine Spannung? (1)
Spannung oder keine Spannung? (2)

ist nicht nur einmal die Rede von Magnetismus und Spulen. Je mehr man sich mit der Elektrotechnik beschäftigt, desto häufiger stößt man auch auf diese Themen. In einer Versuchsreihe wollen wir deshalb zeigen, wie man den Schülern wichtige Wirkungen des Magnetismus anschaulich nahe bringt. Wir wollen nicht verschweigen, dass die Versuche einen nicht geringen Aufwand an Vorbereitung benötigen.

Allgemeines
Die bekanntesten Dauermagnete sind (künstlich magnetisierte) Ferritmagnete wie man sie etwa als Pinnwand-Haftmagnete oder in Schranktür-Verschlüssen findet. Permanentmagnete - meist aus Eisen, Kobalt oder Nickel hergestellt - üben auf alle ferromagnetischen Stoffe - wie z. B. Stähle - eine Anziehung aus.

Wir erläutern einige aufschlussreiche magnetische Wirkungen mit Versuchen. Dazu verwenden wir einen Overheadprojektor.

Die magnetische Anziehungskräfte sind an den Enden des Magneten am größten, nehmen zur Mitte hin ab und verschwinden in der Mitte. Am stärksten wirken Magnete an ihren »Polen«.
Hängt man einen Stabmagneten frei auf (ohne Zeichnung), dann richtet er sich in Nord-Süd-Richtung aus. Der nach Norden zeigende Magnetpol heißt Nordpol des Magneten. Stoßen ungleichnamige Magnetpole (N-S) aufeinander, dann ziehen sie sich an, gleichnamige Magnetpole (N-N, S-S) stoßen einander ab. Der Nordpol eines Magneten wird mit roter Farbe gekennzeichnet, der Südpol grün.

Versuch 1:
Auf den OH-Projektor eine Plexiglasplatte legen. Auf der Platte
einen Stabmagneten und einen Kompass (wie in der Skizze) anordnen und vorsichtig Eisenpulver in die Umgebung des Magneten rieseln
lassen. Die Pulverkörner ordnen sich und bilden das Kraftfeld des Magneten ab. Legt man unmagnetische Eisenblechstreifen zum Magneten, wird man beobachten, dass die beiden äußeren angezogen werden, der mittlere jedoch nicht. Erkenntnis: Die Magnetwirkung ist an den Polen am stärksten.
 

Dauermagnete haben einen permanenten Nordpol und suedpol

Wie sich die zwei Magnete anziehen, oder abstoßen, zeigt Versuch 2.

Versuch 3: Der verwendete Stahlbolzen ist unmagnetisch. Man kann sich dies so erklären: Seine kleinsten elektrischen Elemente sind Molekularmagnete mit Nord- und Südpolen. Diese liegen kreuz und quer im Bolzen, weshalb sie keine gerichteten Anzugskräfte entfalten können. Setzt man auf diesen Bolzen nun einen kräftigen Dauermagneten, dann zwingt dieser die ungeordneten Molekularmagnete, sich wie er auszurichten. Dabei wird der Bolzen selbst magnetisch. Das vom Pol angezogene Eisenpulver beweist dies eindrücklich.

Ein u-foermiger Eisenkern buendelt das Magnetfeld

Versuch 4: Die in Versuch 1 genannten Kraftlinien müssen zwangsweise die umgebende Luft durchstoßen. Für sie ist Luft jedoch ein schlechterer Leiter als etwa Eisen. Dies beweist Versuch 4. Platziert man (links) zum Magneten in 20 cm Entfernung (abhängig von der Magnetkraft) einen Kompass, dann schlägt dessen Nadel aus. Legt man ein unmagnetisches U-Eisen an den Magneten an (Skizze rechts), geht die Kompassnadel in ihre Ruhelage zurück. Warum? Weil nun alle Kraftlinien vom besser leitenden Eisen eingefangen und gebündelt werden.

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Wird mit »Versuche zu Magnetismus (2)« fortgesetzt

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