Einstieg
Du kennst jetzt magnetische Stoffe, Pole, Elementarmagnete, das Magnetfeld der Erde und den Elektromagneten. In dieser Lektion fasst du alles zusammen, prüfst dich selbst und lernst die Fehler kennen, die beim Thema Magnetismus am häufigsten vorkommen.
Erklärung
Das Wichtigste auf einen Blick
| Thema | Kernaussage |
|---|---|
| Magnetische Stoffe | Eisen, Nickel, Cobalt (und Stahl) werden angezogen. Aluminium, Kupfer, Messing nicht. |
| Pole | Jeder Magnet hat Nord- und Südpol. Gleichnamige stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. |
| Teilen | Pole lassen sich nicht trennen. Jedes Bruchstück hat wieder beide Pole. |
| Modell | Elementarmagnete: ungeordnet heißt unmagnetisiert, geordnet heißt magnetisiert. |
| Magnetfeld | Feldlinien verlaufen außen vom Nord- zum Südpol, an den Polen dicht. |
| Erde und Kompass | Nahe dem geografischen Nordpol liegt ein magnetischer Südpol. Die Nadel zeigt mit dem Nordpol nach Norden. |
| Elektromagnet | Spule mit Eisenkern und Strom. Schaltbar, Stärke einstellbar, Pole tauschen beim Umpolen. |
Typische Fehler
Fehler 1: „Magnete ziehen alle Metalle an.“ Nur Eisen, Nickel und Cobalt. Eine Getränkedose aus Aluminium wird nicht angezogen.
Fehler 2: „Wenn sich zwei Gegenstände anziehen, sind beide Magnete.“ Ein Magnet zieht auch gewöhnliches Eisen an. Nur Abstoßung beweist, dass beide Magnete sind.
Fehler 3: „Der rote Teil ist der Magnet, der grüne Teil ist nur Farbe.“ Beide Enden sind Pole desselben Magneten. Die Farben markieren nur, welcher Pol wo liegt.
Fehler 4: „Bricht man einen Magneten durch, hat man einen Nordpol und einen Südpol einzeln.“ Jedes Stück hat wieder beide Pole.
Fehler 5: „Am geografischen Nordpol liegt ein magnetischer Nordpol.“ Dort liegt ein magnetischer Südpol. Sonst würde er den Nordpol der Kompassnadel abstoßen.
Fehler 6: „Elementarmagnete kann man unter dem Mikroskop sehen.“ Sie sind ein Modell, eine Denkhilfe. Man sieht sie nicht.
Fehler 7: „Ein Elektromagnet funktioniert auch ohne Strom weiter.“ Ohne Strom verliert er seine Wirkung. Genau das ist sein Vorteil.
Sicherheit, noch einmal
- Elektromagnete im Unterricht nur mit Batterien oder mit Netzgeräten der Schule bei kleiner Spannung betreiben, nie direkt an der Steckdose.
- Spulen werden warm: Strom nur kurz einschalten.
- Starke kleine Magnete nie in den Mund nehmen, Finger beim Zusammenschnappen fernhalten.
Beispiele
Beispiel 1: Eine Aufgabe vollständig gelöst
Aufgabe: Zwei Stabmagnete liegen hintereinander auf dem Tisch: links Magnet 1 mit Nordpol rechts, rechts Magnet 2. Magnet 2 wird nach rechts weggeschoben. Bestimme die Lage der Pole von Magnet 2.
Lösung: Magnet 2 wird abgestoßen. Abstoßung gibt es nur bei gleichnamigen Polen. Am rechten Ende von Magnet 1 liegt ein Nordpol, also zeigt Magnet 2 ihm ebenfalls seinen Nordpol zu. Magnet 2 hat links den Nordpol und rechts den Südpol.
Beispiel 2: Eine Erklärung mit dem Modell
Aufgabe: Warum bleibt eine Büroklammer an einer anderen hängen, solange die erste am Magneten hängt?
Lösung: Der Magnet ordnet die Elementarmagnete der ersten Büroklammer. Sie wird dadurch selbst zu einem Magneten und ordnet die Elementarmagnete der zweiten Büroklammer. Diese wird angezogen.
Merksatz
Beim Erklären magnetischer Erscheinungen helfen drei Fragen: Aus welchem Stoff ist der Gegenstand? Welche Pole liegen sich gegenüber? Was passiert mit den Elementarmagneten?
Übungen
Grundlagen
- Ordne zu: Kupfer, Nickel, Holz, Stahl, Aluminium, Cobalt. Welche werden von einem Magneten angezogen?
- Ergänze: Ungleichnamige Pole ________, gleichnamige Pole ________.
- Nenne zwei Geräte aus dem Alltag, in denen ein Elektromagnet steckt.
Weiter
- Finde den Fehler und verbessere: „Wenn ich einen Magneten zersäge, habe ich in der einen Hand den Nordpol und in der anderen den Südpol.“
- Ein Kompass zeigt im Klassenraum neben dem Heizkörper eine andere Richtung als in der Mitte des Raumes. Erkläre.
- Beschreibe, wie man aus einer Stricknadel einen Magneten macht und wie man ihn wieder entmagnetisiert. Erkläre beides mit dem Modell.
Knobeln
- Du hast drei gleich aussehende Stäbe: zwei Magnete und einen Eisenstab. Du darfst nur die Stäbe selbst benutzen. Beschreibe, wie du den Eisenstab findest.
- Ein Türöffner soll die Tür nur öffnen, solange jemand den Knopf drückt. Begründe, warum man dafür einen Elektromagneten und keinen Dauermagneten verwendet.
Lösungen
- Angezogen werden Nickel, Stahl und Cobalt. Nicht angezogen werden Kupfer, Holz und Aluminium.
- Ungleichnamige Pole ziehen sich an, gleichnamige Pole stoßen sich ab.
- Zum Beispiel elektrischer Türöffner, elektrische Klingel, Lasthebemagnet, Relais.
- Beim Zersägen entstehen zwei vollständige Magnete. Jedes Stück hat einen Nordpol und einen Südpol.
- Der Heizkörper ist aus Stahl. Er verändert das Magnetfeld in seiner Nähe, die Nadel wird von ihm angezogen und zeigt nicht mehr nach Norden.
- Magnetisieren: mit einem Pol eines Magneten mehrmals in dieselbe Richtung über die Nadel streichen. Die Elementarmagnete werden geordnet. Entmagnetisieren: die Nadel mehrmals fallen lassen oder stark erhitzen. Die Elementarmagnete geraten durcheinander.
- Man prüft Paare. Zwischen zwei Magneten kann man durch Umdrehen eines Stabes Abstoßung erzeugen. Bei einem Paar aus Magnet und Eisen gibt es nur Anziehung, egal wie man die Stäbe dreht. Der Stab, mit dem in keiner Lage Abstoßung auftritt, ist der Eisenstab.
- Der Riegel soll nur angezogen werden, solange Strom fließt. Ein Elektromagnet lässt sich mit dem Knopf ein- und ausschalten. Ein Dauermagnet würde den Riegel dauerhaft festhalten, die Tür wäre immer offen.