Unterrichtseinsichten - Schuljahr 2009/2010 - Physik 6c

Magnetismus

• Das Wort "Physik" kommt aus dem Griechischen und bedeutet Natur, Naturordnung und Naturkraft.
  In der Physik wird untersucht, welche Gesetzmäßigkeiten es in der Natur gibt.
• Wir haben das Thema "Magnetismus" begonnen, indem Ihr zusammengetragen habt, was Ihr über Magnete wisst.
  Hier die Zusammenstellung (Allerdings sind nicht alle Aussagen richtig. In den nächsten Stunden werden wir die angeführten Eigenschaften untersuchen und die Liste berichtigen):
• "Eisen und Magnete ziehen sich an"
  richtig: Eisen, Kobalt und Nickel sind gut magnetisierbar und werden deshalb von Magneten angezogen
• "Plus und Minus ziehen sich an"
  Im Gegensatz zu elektrischen Ladungen, die mit Plus und Minus bezeichnet werden, werden die beiden Pole eines Magneten mit "Nordpol" und "Südpol" bezeichnet.
  Es ist richtig, dass sich Nord- und Südpol anziehen.
• "2 Plus-Magnete wollen sich nicht verbinden (auch wenn der stärkste Mensch der Welt das versucht)"
  "Plus-Magnete" gibt es nicht. Gemeint ist wohl: 2 Nordpole oder 2 Südpole.
  Auch wenn es schwierig ist, kann man 2 gleiche Pole mit Kraft zusammenbringen. Wenn sie aber nicht befestigt werden, stoßen sie sich gegenseitig ab.
• "Plus und Minus nennt man Pole"
  Auch hier gilt: Nicht Plus und Minus, sondern Nordpol und Südpol nennt man Pole. Es sind die Stellen der stärksten Anziehungskraft beim Magneten.
• "Pole drehen sich von selbst (Kompass)"
  richtig: Magnetnadeln mit Nord- und Südpol drehen sich, wenn sie leicht drehbar aufgehängt sind, so, dass der Nordpol nach Norden und der Südpol nach Süden zeigt. Ursache ist das Magnetfeld der Erde.
• "Die Kompassnadel zeigt immer nach Norden, weil da ein elektrisches Feld ist"
  Mit einem elektrischen Feld hat das nichts zu tun. Die Erde besitzt überall ein Magnetfeld, in dem sich die Kompassnadel ausrichtet.
• "Die Kompassnadel zeigt nicht genau nach Norden, sondern auf eine Insel in Kanada"
  richtig: Diese Abweichung nennt man Deklination. Der magnetische Nordpol ist aber nicht immer an einem Ort, sondern bewegt sich zur Zeit von den kanadischen Inseln weg auf Sibirien zu.
• "Jeder Magnet hat ein Magnetfeld, in dem alles angezogen wird"
  Nicht alles wird angezogen, sondern nur die Gegenstände, die magnetisierbar sind.
• "Mit Magneten kann man etwas zusammenhalten"
  richtig: Man kann z.B. zwischen 2 Magneten ein Foto einklemmen und es so auf den Schreibtisch stellen.
• "Ein Magnet geht durch alle Materialen außer z.B. Eisen"
  Magnetisierbare Stoffe schirmen das Magnetfeld ab, so dass die magnetischen Feldlinien nicht hindurch gehen können.
• "Kreditkarten werden durch Magnete unbrauchbar"
  Das ist richtig. Deshalb Vorsicht bei Kassen in Kaufhäusern: Oft sind hier Magnete im Kassentisch verborgen, um die zur Sicherung an den Waren angebrachten Magnetisierungen zu löschen. Legt man eine Kreditkarte auf den Kassentisch, kann es sein, dass die magnetischen Informationen auf der Karte auch gelöscht werden.
• "Auch Videokassetten und Tonbandkassetten werden durch Magnete unbrauchbar"
  richtig: Auf alle Fälle leidet die Qualität der Aufnahmen, wenn starke Magnete in der Nähe von Video- und Tonbandkassetten aufbewahrt werden.
• "Man kann Dinge magnetisch machen"
  Magnetisierbare Substanzen kann man magnetisch machen, indem man sie an den Polen eines Magneten entlang streicht.
• "Gibt es einen Magnetberg, von dem die Schiffe angezogen und zerstört werden?"
  Ja und nein: Es gibt Berge, die magnetisiertes Gestein enthalten. Eine Magnetnadel zeigt in deren Nähe dann eine deutliche Ablenkung aus der Nord-Südrichtung. Magnetberge, die Schiffe anziehen und versenken können, gibt es aber nur im Märchen (z.B. "Jim Knopf und die Wilde 13" von Michael Ende und "Die Eissphinx" von Jules Verne)
• "Uhren bleiben stehen, wenn sie an einen Magneten gehalten werden"
  Bei vielen Uhren ist das der Fall, weil die Magnetisierung so stark ist, dass die dadurch entstehende Reibung durch das Uhrwerk nicht überwunden werden kann.
• Ihr habt mit verschiedenartigen Magneten experimentiert und interessante Ergebnisse erhalten.
  Darüber werdet Ihr in der nächsten Stunde berichten.
  

• In mehreren e-Mails und im Unterricht habt Ihr über Eure Ereknntnisse bei den Versuchen berichtet:
• Wenn man den kleinen Magneten in ein Loch eines größeren schiebt, lässt er sich nicht komplett durchdrücken.
  
• Wenn man zwei gleichgroße Nord-Magnetpole aufeinander drückt und den oberen dann loslässt, springt der obere weg.
  (Hiermit widerlege ich auch, dass man zwei Nordmagnetpole nicht aufeinander drücken kann.)
  
• Man kann Magnetkraft bündeln, z.B. wenn man mehrere Magnete aufeinander drückt kann man auch schwerere Sachen heben.
  
  
• Je größer und stärker ein Magnet ist, desto mehr kann der Magnet anziehen und kann auch Sachen aus größeren Entfernungen anziehen.
  
• Ich habe herausgefunden, dass Magnete selbst durch eine dicke Trennschicht zusammenhalten (wir haben auf die Tischplatte einen Magnet gelegt und unter der Tischplatte einen Magnet  bewegt und so hat der Magnet auf der Tischplatte sich ebenfalls bewegt).
  
• Wir haben herausgefunden, dass nord&nord und süd&süd nicht zusammen passen.
  
• Wenn ich den „Wert“ Nord und Nord z.B. zusammenfügen will, klappt es nicht so gut wie bei Nord und Süd.
  Wenn ich es versucht habe, sind die Magneten immer voneinander weggefallen.
  
• Wenn ein dünner Magnet auf den Boden fällt, geht er kaputt. Viele denken, er geht nicht mehr zu reparieren. Aber es geht, wenn man die Magneten einfach an den richtigen Teilen zusammenlegt. Dann kann er wieder benutzt werden, zwar kann er leichter auseinanderfallen, funktioniert aber noch!
  
• Ich hatte zwei Magneten, und habe diese an ein Lineal gehalten.
  Den einen auf die obere und den anderen auf die Unterseite des Lineals.
  Als ich einen Magneten losließ, zogen sie sich an.
  Aber als ich den oberen Magneten umdrehen wollte, drehte sich der untere mit.
  Warum?
  Erklärung:Magnete haben Pole, Pluspole und Minuspole.
  Die Gleichpoligen stoßen sich voneinander ab und die mit den unterschiedlichen Polen ziehen sich an.
  
• Wenn man einen kleinen Magneten über eine Büroklammer in Entfernung von 4cm hält und die Büroklammer los lässt, fällt sie runter. Hält man die Büroklammer jedoch genau unter den Magneten, hängt sie an ihm.
  
• Eine Analoguhr bleib im Kontakt mit Magneten stehen, eine Digitaluhr läuft aber weiter.
  
• Zwei Nord- oder Südpole stoßen sich ab, also sind sie schwer zusammen zu bringen.
  
• Wenn ein Magnet zerbricht, kann man ihn wieder zusammenfügen und er funktioniert noch.
  
• Ich habe herausgefunden, dass sich 2 Magnete, auch wenn die Tischbreite 2,5cm beträgt, anziehen. Erst bei 3cm ist die Verbindung zu schwach, so dass sich die Magnete nicht mehr halten können. Daher fällt der untere Magnet auf den Boden.
  
• Bei den anschließenden Versuchen zu Anziehung und Abstoßung bei Magnetpolen haben einige von Euch interessante Versuche mit den gefundenen Eisenfeilspänen gemacht. Hier 2 Beispiele:
   

• In der ersten Stunde habt Ihr experimentiert und die folgende Fragen untersucht, die aus Eurer Klasse gestellt wurden:
• 1. Ist die Erde magnetisch?
• 2. Geht die magnetische Wirkung durch alle Materialien hindurch?
• 3. Welche Materialien können magnetisch werden?
• 4. Wie kann man etwas magnetisch machen und wie kann man etwas unmagnetisch machen?
• Folgende Ergebnisse habt Ihr herausgefunden:
• zu 1.: Die Erde ist nicht magnetisch, jedenfalls nicht mit unseren Magneten durch Anziehung oder Abstoßung messbar.
  Andererseits muss die Erde als Ganzes aber magnetisch sein, weil drehbar aufgehängte Magnete sich in Süd-Nord-Richtung ausrichten.
  Wichtig: Die Erdanziehungskraft ist keine magnetische Kraft.
• zu 2.: Die magnetische Wirkung geht durch Materialien hindurch, wenn sie nicht zu dick sind.
  Durch magnetisierbare Stoffe geht die magnetische Wirkung nicht (oder nicht messbar) hindurch.
• zu 3.: Eisen kann magnetisiert werden. Hinweis: Auch Kobalt und Nickel zeigen starken Magnetismus.
  Aluminium kann nicht magnetisiert werden.
• zu 4.: Magnetisierbare Dinge werden magnetisch, wenn man sie an dem Pol eines Magneten entlang streicht.
  Entmagnetisieren kann man Dinge, wenn man sie kräftig erschüttert, z.B. auf den Boden wirft.

• Wie sieht es in einem Magneten aus?
  Kann man durch Zerbrechen eines Magneten einzelne Pole erhalten?
  Unsere Ergebnisse:
  
• Auf einem quadratischen, durchsichtigen Feld befanden sich viele Magnetnadeln.
  Wir haben gesehen, dass vor allem benachbarte Magnetnadeln immer in die gleiche Richtung zeigen.
  Wir können dies als Modell für die Elementarmagnete (Weißsche Bezirke) nehmen.
  Werden die Magnetnadeln in das Feld eines Magneten gebracht, so zeigen sie alle in die gleiche Richtung (Modell für die Magnetisierung eines Körpers).
  Wedelt man mit einem Magneten über die Magnetnadeln, so geraten sie in heftige Drehung und bleiben dann ungeordnet stehen. Aber benachbarte Nadeln zeigen wieder in die gleiche Richtung.
• Ungeordnete Magnetnadeln, rechts mit Einzeichnung der "Weißschen Bezirke".
   
• Durch Magnet geordnete Magnetnadeln
  
• Simulation für das selbstständige Ordnen der Elementarmagnete.
  Zunächst sind die Magnetnadeln sehr ungeordnet.
  Im Lauf der Zeit richten sich immer wieder einzelne Magnetnadeln so aus wie eine andere Magnetnadel in der Nachbarschaft.
  So entstehen größere Bereiche gleicher Ausrichtung.
     
  Das Programm kann mit Rechts-Klick auf das Bild und "speichern unter" heruntergeladen und dann mit Doppelklick auf das Dateisymbol gestartet werden.
  Links der Zustand der Nadeln zu Beginn, rechts der geänderte Zustand nach etwa 5 Minuten.
  Zur besseren Übersicht rechts das eingefärbte mittlere Bild.

• Ørstedt-Versuch: Ein stromdurchflossener Leiter hat um sich herum ein Magnetfeld.
  Die Feldlinien laufen auf Kreisbahnen um den Leiter herum.
  Eine Magnetnadel in der Nähe des Leiters wird abgelenkt.
• Auch im Erdinnern sind bewegte Ladungen und es fließen deshalb Ströme.
  So wird auch dort ein Magnetfeld erzeugt: Das Erdmagnetfeld.

• Schülerübung zum Einnorden: In welche Himmelsrichtung schaut man, wenn man parallel zur Fensterfront der Physikräume schaut?
• Informationen zum Sonnenwind, dem Erdmagnetfeld und zum Schutz, den das Erdmagnetfeld uns vor dem Sonnenwind bietet.
  In dem Zusammenhang haben wir über Nordlicht/Polarlicht und den van-Allen-Strahlengürtel gesprochen und die Verformung des Erdmagnetfeldes durch den Sonennwind.

• Einige Links zu den Themen, die Euch sehr interessieren:
  Weltuntergang 2029 , Liste von vorausgesagten aber nicht eingetretenen Weltuntergängen , Sonnenbeobachtung , Sonnenflecken , Protuberanzen , SOHO Sonnenobservatorium 
• Wiederholung zum Thema Magnetismus
  Hausaufgabe: Check-up-Seite durcharbeiten

• Besprechung der Check-up-Aufgaben