Arbeitsblatt: Magnetismus Experimente

Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Gruppenarbeit MAGNETE 1. Testet verschiedene Materialien darauf, ob sie sich von einem Magneten anziehen lassen oder nicht. magnetisch sind: nicht magnetisch sind: 2. Testet die Nadel beim Kompass. Wohin zeigt die rote Spitze, wenn sich ein Stabmagnet mit dem grünen Ende dem Kompass nähert? Und mit dem roten Ende? Wohin zeigt sie, wenn kein Magnet in der Nähe ist? Grün:_ Rot: Ohne Magnet: Die beiden Enden haben Namen: der rote ist der Nordpol, der grüne der Südpol 3. Findet heraus, wo genau die Anziehungskraft eines Stabmagneten am grössten ist und wo am kleinsten: 4. Hebt Nägel mit einem Hufeisenmagneten auf. Beschreibe was du beobachtest. Löse dann die Nägel vom Magneten sind diese Nägel magnetisch oder nicht? 5. a) Was ist der Unterschied zwischen einem Dauermagneten (rot-grün) und einem Nagel? Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name 5. b) Wie kann man die Stärke von Magneten messen und vergleichen? Teste und vergleiche einen kleinen und einen grossen Dauermagnetstab. 6. a) Untersucht, ob ein Drahtstück magnetisch ist. Wie prüfst du dies? Beschreibe. b) Magnetisiert ein Drahtstück (siehe Anleitung Aufgabe 7. 2.). Untersucht nun, ob das Drahtstück auch wirklich magnetisch ist. c) Erhitze das Drahtstück und prüfe die Magnetwirkung. Aufgabe 7 zu V1: Welche Materialien schirmen Magnetismus ab, welche nicht? Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name 8. Arbeitet mit einem magnetisierten Drahtstück auf einem PET-Deckel im Wasserbad. Beobachte wie er sich ausrichtet. Bringe dann vorsichtig einen Dauermagneten in die Nähe und beschreibe, was du beobachtest. 9. a) Jeder Magnet übt auf seine Umgebung eine magnetische Wirkung aus, man nennt dies das magnetische Feld. Diese Kräfte haben eine ganz bestimmte Richtung, sie sind in Feldlinien angeordnet. Lege einen Stabmagneten auf den Tisch und fahre mit dem Kompass um den Stab herum. Auf diese Weise wird ersichtlich, wie die Linien verlaufen. Zeichne diese Linien in den Kasten. b) Legt einen Stabmagneten auf den Tisch und etwas erhöht darüber die Plastikplatte. Streut nun Eisenpulver auf die Platte und beachtet das entstehende Muster. Zeichne unten in den Kasten das Muster. Datum PHYSIK Weitere Aufgaben Der Magnetismus Name Seite Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Jeder Magnet hat zwei Pole Süd Nord Die Kompassnadel ist ein beweglicher Magnet. Der rote Teil zeigt immer nach Norden Gleiche Pole stossen sich ab Verschiedene Pole ziehen sich an Sachinformationen zum Thema ‚Magnetismus In der Natur findet man Eisenerzstücke, die eine besondere Eigenschaft haben: Bringt man Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen dieser Stoffe in ihre Nähe, werden sie angezogen. Diese anziehenden Kräfte werden magnetische Kräfte genannt. 1. Wirkungen von Magneten Jedes Atom in einem Material erzeugt ein winzig kleines Magnetfeld. Normalerweise sind die Atome alle verschieden orientiert, sodass sich diese vielen kleinen Felder gegenseitig aufheben. In einigen Stoffen, z.B. Eisen, können die Atome aber so anordnen dass ihre Magnetfelder alle in die gleiche Richtung zeigen. Ein solches Metallstück ist magnetisch. Stoffe, die von sich aus magnetisch sind, nennt man Permanentmagnete. Man kann auch unmagnetische Eisenteile magnetisieren, indem man sie mit einem Permanentmagnet magnetisiert oder mit elektrischem Strom. Die magnetische Wirkung nimmt mit zunehmendem dem Abstand zwischen Magneten und Eisenstück ab. Wird Karton, dünnes Holz, Kunststoff zwischen Magneten und Eisenstück eingefügt, ändert sich an der magnetischen Wirkung nichts. Die magnetische Wirkung geht unmagnetische Materialien, Luft und auch durch Vakuum hindurch. Eine Kompassnadel ist im Wesentlichen ein kleiner, leicht drehbarer Stabmagnet. Bringt man einen zunächst völlig unmagnetischen Nagel dicht an einen Magneten, ohne ihn direkt zu berühren, übt auch er eine magnetische Wirkung aus. Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name 2. Magnetisieren Mit Hilfe eines starken Stabmagneten kann ein neuer Stabmagnet hergestellt werden. Man richtet dadurch alle kleinsten Eisenteile in die gleiche Richtung aus. So entsteht ein neuer Magnet. Zwicken wir einen magnetisierten Stab in der Mitte auseinander, erhalten wir zwei neue Stabmagnete. Jeder hat sowohl einen Süd- als auch einen Nordpol. Wir können diese erneut in der Mitte durchschneiden und erhalten nun vier Magnete, die wiederum alle eine Nordund einen Südpol besitzen. Dies kann man immer weiter führen, stets treten Nord- und Südpol gemeinsam auf. 3. Magnetisches Feld Der Raum um den Magneten herum, in dem magnetische Kräfte wirken, wird magnetisches Feld genannt. Die Richtung der magnetischen Wirkung zeigen die kleinen Magnetnadeln rund um den Magneten. Die so entstehenden Linien nennt man Magnetfeldlinien. Beim so genannten Hufeisenmagneten entsteht ein etwas anders aussehendes Bild. 5. Abschwächen des Magnetismus Wenn das Material sehr stark erhitzt wird verschwindet der Magnetismus. Durch die heftige Wärmebewegung orientieren sich die kleinsten Teile wieder unregelmäßig. Einen Magneten soll man auch nicht auf den Boden fallen lassen. Durch den Aufprall gibt es ebenfalls eine heftige Bewegung, die die gemeinsame Orientierung zerstört. 6. Auch die Erde ist ein Magnet und hat ein Magnetfeld: Auch die Erde ist ein Magnet. Rund um die Erde liegen die magnetischen Kraftlinien. Deshalb zeigt die Kompassnadel nach Norden. Der magnetische Pol liegt aber nicht genau auf dem Nordpol, sondern in Kanada. Das ergibt eine Abweichung vom magnetischen zum geografischen Nordpol. Diese beträgt bei uns etwa 3 Grad. Diese Abweichung bezeichnet man als Deklination. Der Kompass zeigt also nicht genau zum geografischen Nordpol, sondern 3 Grad zu weit westlich. Manche Tiere orientieren sich am Magnetfeld der Erde, z.B. Wandertauben. Man nimmt heute an, dass der Erdmagnetismus durch Ströme im flüssigen Erdkern (dieser sollte zu einem beträchtlichen Teil aus Ionen bestehen) zustande kommt. Die Abweichung des magnetischen Pols im Norden vom geographischen Nordpol nennt man Deklination. Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Die Magnetfeldlinien der Erde verlaufen bei uns nicht horizontal zur Erdoberfläche, sondern bilden einen recht steilen Winkel von etwa 65 Grad. Dies wird Inklination genannt. Fragen rund um den Magnetismus – beantworte auf ein separates Blatt. 1. Wie bezeichnet man den grün gefärbten Pol? 2. Wie bezeichnet man den rot gefärbten Pol? 3. Welcher Pol eines drehbaren Stabmagneten richtet sich nach Norden aus. 4. Wie heißen die Linien, die einen Magneten umgeben? 5. Wo hat ein Magnet seine größte Kraft? 6. Wie nennt man den Raum, in dem der Magnet wirkt? 7. Womit kann man Feldlinien sichtbar machen? 8. Welche Richtung haben die Feldlinien? 9. Kann man einen Magneten mit nur einem Pol herstellen? 10. Was passiert, wenn man zwei gleichnamige Pole aneinander hält? 11. Was passiert, wenn man zwei ungleichnamige Pole aneinander hält? 12. Welche Metalle werden von einem Magneten angezogen? 13. Kann man einen Eisennagel magnetisieren? 14. Durch welche Materialien wirkt das Magnetfeld hindurch? 15. Wie nennt man die kleinsten Teilchen bei einem magnetisierbaren Gegenstand? 16. Was passiert beim Magnetisieren einer Stricknadel? 17. Wie heißt ein länglicher, rechteckiger Magnet? 18. Wo verwendet man Magnete im Haushalt? 19.Was passiert, wenn man eine Diskete oder ein Handy in die Nähe eines Magneten bringt? 20. Was ist der Unterschied zwischen einem Nagel und einem Dauernagneten? Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Fragen rund um den Magnetismus Antworten 1. Wie bezeichnet man den grün gefärbten Pol? Südpol 2. Wie bezeichnet man den rot gefärbten Pol? Nordpol 3. Nordpol rot 4. Wie heißen die Linien, die einen Magneten umgeben? Feldlinien 5. Wo hat ein Magnet seine größte Kraft? An den Polen 6. Wie nennt man den Raum, in dem der Magnet wirkt? Magnetfeld 7. Womit kann man Feldlinien sichtbar machen? Mit Eisenfeilspänen 8. Welche Richtung haben die Feldlinien? Sie verlaufen von Nord nach Süd 9. Kann man einen Magneten mit nur einem Pol herstellen? Nein, wenn man einen Magneten entzweibricht gibt es immer wieder einen Nord – und Südpol (Elementarmagnete). 10. Was passiert, wenn man zwei gleichnamige Pole aneinander hält? Sie stossen sich gegenseitig ab. 11. Was passiert, wenn man zwei ungleichnamige Pole aneinander hält? Sie ziehen sich gegenseitig an. 12. Welche Metalle werden von einem Magneten angezogen? Eisen (aber auch Kobalt und Nickel) 13. Kann man einen Eisennagel magnetisieren? Ja 14. Durch welche Materialien wirkt das Magnetfeld hindurch? Papier, Karton, Glasscheibe, Kunststoff 15. Wie nennt man die kleinsten Teilchen bei einem magnetisierbaren Gegenstand? Elementarmagnete 16. Was passiert beim Magnetisieren einer Stricknadel? Die Elementarmagnete ordnen sich in einer Richtung. 17. Wie heißt ein länglicher, rechteckiger Magnet? Ein Stabmagnet 19. Wo verwendet man Magnete im Haushalt? Türverschlüsse (Badezimmerschrank) Kühlschrank, Spielsachen (Fischefangen) Der Kompass Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Aus der Geschichte! Wahrscheinlich haben die Chinesen den Kompass erfunden. In einem Buch aus dem Jahr 1085 ist zu lesen: „Wenn Zauberer die nördliche Richtung suchen, greifen sie zu einer Nadel, reiben diese an einem Magnetstein und hängen sie an einem Stück Faden auf. Dann zeigt die Nadel norma-lerweise nach Norden. Bald darauf war auch den Arabern der Kompass bekannt. Sie benützten ein magnetisiertes, eisernes Fischchen als Kompass; sein Kopf zeigte nach Norden, seine Schwanzflosse nach Süden. In einer Geschichte aus dem Jahr 1230 steht: „Der Meister, der Kapitän war, wurde am Wege irre. Sofort brachte er ein hohles Eisen in Gestallt eines Fisches heraus und warf es in einem Teller mit Wasser. Es wendete sich und gelangte in Richtung nach Süden in Ruhe. Wie das kommt, weiss Gott, und kein Kluger kommt hinter das Geheimnis. Oder doch? Natürliche Magnete Gewisse Eisenerze (Gesteinsmaterialien, welche Eisen enthalten) haben die Fähigkeit, Eisenteile anzuziehen. Sie waren schon im Altertum bekannt und stammten hauptsächlich aus der Umgebung der kleinasiatischen Stadt Magnesia (andere Namen: Magnisa, Manisa). Die Kraft, welche in den Eisenerzen wohnt, hat deshalb den Namen Magnetismus oder magnetische Kraft erhalten. Ein Körper, von dem magnetische Kräfte ausgehen, wird als Magnet bezeichnet. Magnete können also Dinge anziehen, die Eisen enthalten, diese Dinge nennt man auch ferromagnetische Körper (lateinisch ferrum heisst Eisen Datum PHYSIK Der Magnetismus Seite Name Gruppenarbeit: ELEKTROMAGNETISMUS 1. Baut zuerst einen Stromkreis mit Batterie, Taster und Spule. Legt den Kompass neben die Spule und beobachtet, was geschieht, wenn ihr den Taster betätigt: 3V 2. Legt den Kompass an verschiedenen Stellen hin, auch verschieden weit von der Spule weg und beobachtet. Wo reagiert er am stärksten, wo am schwächsten? Versucht herauszufinden, wie weit man den Kompass weglegen kann, damit er gerade noch reagiert. 3. Baut nun nacheinander die verschiedenen Spulen ein. Findet heraus, bei welcher das stärkste Magnetfeld entsteht. Legt auch den Eisenkern in die Spulen hinein. Wie beeinflusst er das Magnetfeld? Worauf kommt es wohl an, wenn man möglichst starke Magnetfelder erzeugen will? 4. Nun müssen wir den STROMWENDER richtig anschliessen und verstehen. Mit ihm kann ich den Strom abwechslungsweise in beide Richtungen fliessen lassen. Wir bauen ihn in einen Stromkreis mit einer Leuchtdiode ein, die den Strom ja nur in einer Richtung durchlässt. Baut das also richtig und probiert aus: 3V 5. Jetzt wirds erst richtig spannend: Baut einen Stromkreis mit Batterie, Stromwender und einer Spule und legt wiederum den Kompass neben die Spule. Polt nun den Strom immer wieder um und beobachtet. Probiert das auch aus, wenn der Kompass an verschiedenen Stellen liegt.