Einstieg
Am Kühlschrank hält ein Magnet einen Zettel fest. An der Holztür fällt derselbe Magnet sofort herunter. In deinem Federmäppchen liegen Büroklammern, ein Radiergummi, ein Bleistift und vielleicht eine Schere. Welche Dinge zieht ein Magnet an und welche nicht? Du kannst raten. Besser ist es, du probierst es aus und suchst dann eine Regel.
Erklärung
Magnetische und nicht magnetische Stoffe
Ein Magnet zieht nicht jeden Gegenstand an. Es kommt nicht auf die Form oder die Farbe an, sondern auf den Stoff, aus dem ein Gegenstand besteht.
- Ein Magnet zieht Gegenstände aus Eisen, Nickel und Cobalt an. Diese Stoffe heißen magnetische Stoffe (in Büchern auch „ferromagnetische Stoffe“). Stahl besteht zum größten Teil aus Eisen und wird deshalb meist auch angezogen.
- Gegenstände aus Holz, Kunststoff, Glas, Papier und Gummi zieht ein Magnet nicht an.
- Auch viele Metalle werden nicht angezogen: Aluminium, Kupfer, Messing, Gold und Silber.
Der letzte Punkt überrascht viele. „Metall“ heißt also nicht automatisch „magnetisch“.
Die magnetische Wirkung geht durch Stoffe hindurch
Halte eine Büroklammer unter ein Blatt Papier und den Magneten darüber. Die Büroklammer folgt dem Magneten. Die magnetische Wirkung geht durch Papier, Holz, Glas, Kunststoff und auch durch Wasser hindurch. Je dicker die Schicht ist, desto schwächer wird die Wirkung, weil der Abstand größer wird.
Ein Eisenblech dagegen fängt die Wirkung zum großen Teil ab. Man sagt: Eisen schirmt die magnetische Wirkung ab.
Die Wirkung nimmt mit dem Abstand ab
Je näher ein Magnet an einem Eisengegenstand ist, desto stärker zieht er ihn an. Schon wenige Zentimeter Abstand machen einen großen Unterschied. Deshalb springt eine Büroklammer erst dann zum Magneten, wenn er nah genug ist.
Ein Versuch, den du selbst planst
Frage: Welche Gegenstände zieht ein Magnet an?
- Lege zehn Gegenstände aus verschiedenen Stoffen bereit. Schreibe vorher zu jedem deine Vermutung auf: angezogen oder nicht?
- Halte den Magneten an jeden Gegenstand.
- Trage die Ergebnisse in eine Tabelle ein: Gegenstand, Stoff, Vermutung, Beobachtung.
- Ordne zum Schluss die Gegenstände in zwei Gruppen.
Tipp: Teste bei Gegenständen aus mehreren Teilen jedes Teil einzeln. Bei einer Schere wird nur die Klinge aus Stahl angezogen, nicht der Griff aus Kunststoff.
Sicherheit beim Umgang mit Magneten
- Kleine, sehr starke Magnete (Neodym-Magnete) schnappen heftig zusammen. Dabei können sie Haut einklemmen oder zersplittern.
- Steck nie Magnete in den Mund. Wenn jemand zwei kleine Magnete verschluckt, können sie sich im Darm gegenseitig anziehen und ihn schwer verletzen.
- Halte starke Magnete fern von Karten mit Magnetstreifen. Wer einen Herzschrittmacher hat, sagt das bitte der Lehrkraft vor dem Versuch.
Beispiele
Beispiel 1: Ein Versuchsprotokoll
| Gegenstand | Stoff | Vermutung | Beobachtung |
|---|---|---|---|
| Büroklammer | Stahl | angezogen | angezogen |
| Getränkedose | Aluminium | angezogen | nicht angezogen |
| Schlüssel | Messing | angezogen | nicht angezogen |
| Nagel | Eisen | angezogen | angezogen |
| Radiergummi | Kunststoff | nicht angezogen | nicht angezogen |
Auswertung: Nur die Büroklammer und der Nagel wurden angezogen. Beide enthalten Eisen. Dose und Schlüssel sind auch aus Metall, wurden aber nicht angezogen. Das bestätigt die Regel: Nur Eisen, Nickel und Cobalt werden angezogen.
Beispiel 2: Münzen sortieren
Die 1-, 2- und 5-Cent-Münzen bestehen innen aus Stahl und sind außen mit Kupfer überzogen. Ein Magnet zieht sie an. Die 10-, 20- und 50-Cent-Münzen bestehen aus einer Mischung aus Kupfer, Aluminium, Zink und Zinn. Ein Magnet zieht sie nicht an. Mit einem Magneten kannst du also kupferfarbene Cent-Münzen von goldfarbenen trennen.
Beispiel 3: Der Zettel am Kühlschrank
Die Tür des Kühlschranks ist außen aus Stahlblech, das lackiert ist. Der Magnet hält, weil seine Wirkung durch den Zettel und durch den Lack hindurchgeht. Legst du einen dicken Stapel Papier dazwischen, rutscht der Magnet ab: Der Abstand zum Blech ist zu groß geworden.
Merksatz
Magnete ziehen Gegenstände aus Eisen, Nickel und Cobalt an. Andere Stoffe, auch Metalle wie Aluminium und Kupfer, werden nicht angezogen. Die magnetische Wirkung geht durch viele Stoffe hindurch und wird mit zunehmendem Abstand schwächer. Eisen schirmt sie ab.
Übungen
Grundlagen
- Nenne die drei Metalle, die ein Magnet anzieht.
- Entscheide, ob ein Magnet den Gegenstand anzieht: a) Eisennagel, b) Alufolie, c) Holzlineal, d) Stahlschraube, e) Kupferdraht.
- Erkläre, warum ein Magnet einen Zettel an der Kühlschranktür festhalten kann.
Weiter
- Tim sagt: „Alles, was aus Metall ist, wird von einem Magneten angezogen.“ Widerlege seine Aussage mit zwei Beispielen.
- In einer Kiste liegen Eisenschrauben und Aluminiumschrauben durcheinander. Beschreibe, wie du sie schnell trennen kannst.
- Plane einen Versuch, mit dem du prüfst, ob die magnetische Wirkung durch Wasser hindurchgeht. Nenne Material und Durchführung.
Knobeln
- Ein Löffel aus Edelstahl wird kaum angezogen, eine Gabel aus einem anderen Besteck dagegen stark. Wie kann das sein, obwohl beide aus Stahl sind?
- Auf einem Schrottplatz werden Dosen aus Stahlblech von Getränkedosen aus Aluminium getrennt. Beschreibe, wie das mit einem Magneten gelingen kann, und nenne eine Grenze dieses Verfahrens.
Lösungen
- Eisen, Nickel und Cobalt.
- a) angezogen, b) nicht angezogen, c) nicht angezogen, d) angezogen (Stahl enthält vor allem Eisen), e) nicht angezogen.
- Die Kühlschranktür ist aus Stahlblech, und Stahl wird angezogen. Die magnetische Wirkung geht durch das dünne Papier hindurch, deshalb hält der Magnet den Zettel fest.
- Eine Getränkedose aus Aluminium und ein Kupferdraht sind aus Metall, werden aber nicht angezogen. Auch Messing, Gold und Silber werden nicht angezogen.
- Mit einem Magneten über die Schrauben fahren. Die Eisenschrauben bleiben am Magneten hängen, die Aluminiumschrauben bleiben liegen.
- Material: Glasschale mit Wasser, Büroklammer, Magnet. Durchführung: Die Büroklammer liegt am Boden der Schale. Den Magneten von außen unter die Schale halten oder von oben ins Wasser halten, ohne die Klammer zu berühren, und langsam bewegen. Folgt die Klammer dem Magneten, geht die Wirkung durch Wasser (und Glas) hindurch. Zum Vergleich den Versuch ohne Wasser wiederholen.
- Stahl ist nicht gleich Stahl. Stahl ist eine Mischung aus Eisen und anderen Stoffen. Bei manchen Edelstahlsorten verändern die beigemischten Stoffe den Aufbau so stark, dass sie kaum noch angezogen werden.
- Ein großer Magnet über einem Förderband hebt die Stahldosen heraus, die Aluminiumdosen bleiben auf dem Band. Grenze: Dosen, die aus beiden Stoffen bestehen oder an denen Stahlteile hängen, landen bei den Stahldosen. Auch Edelstahl, der kaum angezogen wird, bleibt liegen.