Nordpol und Südpol: Anziehung und Abstoßung

Einstieg

Lege zwei Stabmagnete auf den Tisch und schiebe sie langsam aufeinander zu. Manchmal schnappen sie zusammen. Drehst du einen Magneten um, weicht der andere aus, als würde ihn eine unsichtbare Hand wegschieben. Woran liegt das? Und warum hängen Büroklammern vor allem an den Enden eines Magneten?

Erklärung

Die Pole eines Magneten

Tauche einen Stabmagneten in eine Schale mit Büroklammern oder Eisennägeln. An den beiden Enden bleiben viele hängen, in der Mitte fast keine. Die Stellen mit der stärksten Wirkung heißen Pole. Jeder Magnet hat zwei Pole: einen Nordpol (N) und einen Südpol (S).

Auf vielen Schulmagneten ist der Nordpol rot und der Südpol grün gefärbt. Die Farben sind nur eine Vereinbarung. Ob ein Ende Nordpol oder Südpol ist, hängt vom Magneten selbst ab, nicht vom Lack.

Woher die Namen kommen: Hängt man einen Stabmagneten frei beweglich an einem Faden auf, dreht er sich, bis ein Ende ungefähr nach Norden zeigt. Dieses Ende heißt Nordpol.

Kräfte zwischen zwei Magneten

• Gleichnamige Pole stoßen sich ab: Nordpol und Nordpol, Südpol und Südpol.
• Ungleichnamige Pole ziehen sich an: Nordpol und Südpol.

Die Kraft wirkt, ohne dass sich die Magnete berühren. Je kleiner der Abstand, desto stärker ist sie.

Ein Magnet zieht Eisen mit beiden Polen an

Ein Eisennagel wird vom Nordpol angezogen und ebenso vom Südpol. Das liegt daran, dass der Magnet das Eisen in seiner Nähe selbst kurz zu einem Magneten macht (mehr dazu in der nächsten Lektion). Daraus folgt eine wichtige Regel:

Anziehung beweist nicht, dass ein Gegenstand ein Magnet ist. Nur Abstoßung beweist es.

Nord- und Südpol lassen sich nicht trennen

Was passiert, wenn man einen Stabmagneten in der Mitte durchbricht? Man erhält nicht einen einzelnen Nordpol und einen einzelnen Südpol. Jedes Bruchstück ist wieder ein vollständiger Magnet mit einem Nordpol und einem Südpol. Das gilt auch, wenn man immer weiter teilt. Einen Magneten mit nur einem Pol gibt es nicht.

Wie man einen unbekannten Pol bestimmt

Du hast einen Magneten, dessen Pole nicht markiert sind, und einen Magneten mit bekannten Polen.

1. Nähere den Nordpol des bekannten Magneten einem Ende des unbekannten Magneten.
2. Stoßen sich beide ab, ist dieses Ende ein Nordpol. Ziehen sie sich an, ist es ein Südpol.

Prüfe zur Sicherheit auch das andere Ende: Es muss sich genau umgekehrt verhalten.

Beispiele

Beispiel 1: Die schwebenden Ringmagnete

Auf einem senkrechten Holzstab stecken drei Ringmagnete. Der obere und der mittlere schweben über dem unteren. Erklärung: Die Ringe sind so aufgesteckt, dass sich jeweils gleichnamige Pole gegenüberliegen. Die Abstoßung hält die oberen Ringe in der Luft. Dreht man einen Ring um, fällt er auf den unteren und bleibt dort haften.

Beispiel 2: Magnet oder Eisen?

Zwei gleich aussehende graue Stäbe A und B. Einer ist ein Magnet, der andere ein Eisenstab. Lena hält das Ende von A an die Mitte von B: keine Anziehung. Dann hält sie das Ende von B an die Mitte von A: Anziehung.

Auswertung: Die Mitte eines Magneten wirkt fast nicht. Im ersten Versuch lag die Mitte von B am Ende von A, und nichts geschah. Wäre A der Magnet, hätte sein Pol den Eisenstab B auch in der Mitte angezogen. Also ist A der Eisenstab und B der Magnet. Im zweiten Versuch zieht der Pol von B den Eisenstab A an.

Beispiel 3: Der zerbrochene Magnet

Ein Stabmagnet mit Nordpol links und Südpol rechts zerbricht in zwei Hälften. An der Bruchstelle der linken Hälfte entsteht ein neuer Südpol, an der Bruchstelle der rechten Hälfte ein neuer Nordpol. Deshalb ziehen sich die beiden Hälften an der Bruchstelle wieder an.

Merksatz

Jeder Magnet hat einen Nordpol und einen Südpol. Dort ist die magnetische Wirkung am stärksten. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Nord- und Südpol lassen sich nicht trennen: Jedes Bruchstück eines Magneten hat wieder beide Pole.

Übungen

Grundlagen

1. Gib an, ob sich die Magnete anziehen oder abstoßen: a) Nordpol und Südpol, b) Südpol und Südpol, c) Nordpol und Nordpol.
2. Beschreibe, wo an einem Stabmagneten die meisten Büroklammern hängen bleiben.
3. Erkläre, warum Anziehung allein nicht zeigt, dass ein Gegenstand ein Magnet ist.

Weiter

4. Ein Hufeisenmagnet hat seinen Nordpol am linken Schenkel. Ein Stabmagnet wird mit seinem Südpol an den rechten Schenkel gehalten. Was passiert? Begründe.
5. Du hast einen Magneten ohne Markierung und einen Kompass. Beschreibe, wie du die Pole des Magneten bestimmst. (Tipp: Die Nadel des Kompasses ist selbst ein kleiner Magnet, ihr Nordpol ist meist rot.)
6. Ein Stabmagnet wird in drei gleich lange Stücke zerbrochen. Wie viele Nordpole gibt es danach? Begründe.

Knobeln

7. Drei Ringmagnete sollen auf einem Holzstab übereinander schweben. Zeichne, wie die Pole der Ringe liegen müssen.
8. Mia legt zwei Stabmagnete aneinander, sodass sie einen langen Stab bilden. In der Mitte, an der Berührungsstelle, bleiben kaum Büroklammern hängen. Erkläre die Beobachtung.

Lösungen

1. a) Anziehung, b) Abstoßung, c) Abstoßung.
2. An den beiden Enden, den Polen. In der Mitte bleiben fast keine Büroklammern hängen.
3. Ein Magnet zieht auch einen Gegenstand aus Eisen an, der selbst kein Magnet ist. Anziehung kommt also bei Magneten und bei Eisen vor. Nur Abstoßung zeigt sicher, dass ein Gegenstand ein Magnet ist.
4. Der rechte Schenkel des Hufeisenmagneten ist ein Südpol, weil jeder Magnet einen Nord- und einen Südpol hat. Südpol und Südpol sind gleichnamig, also stoßen sich die Magnete ab.
5. Ein Ende des Magneten langsam an den Kompass heranführen. Dreht sich der rote Nordpol der Nadel zu diesem Ende hin, ist es ein Südpol (ungleichnamige Pole ziehen sich an). Dreht sich der Nordpol der Nadel weg, ist es ein Nordpol. Mit dem anderen Ende gegenprüfen.
6. Drei Nordpole. Jedes der drei Stücke ist ein vollständiger Magnet mit je einem Nordpol und einem Südpol.
7. Von unten nach oben zum Beispiel: unterer Ring mit Nordpol oben, mittlerer Ring mit Nordpol unten und Südpol oben, oberer Ring mit Südpol unten. So liegen sich immer gleichnamige Pole gegenüber.
8. Die beiden Magnete haften aneinander, weil sich an der Berührungsstelle ein Nordpol und ein Südpol gegenüberliegen. Zusammen wirken sie wie ein einziger langer Magnet, dessen Pole an den äußeren Enden liegen. In seiner Mitte ist die Wirkung, wie bei jedem Stabmagneten, sehr schwach.