Anton-Philipp-Reclam-Gymnasium Leipzig/Kraefte741/MagnetischeKraft
DEFINITION: Was ist die Magnetische Kraft?
Die magnetische Kraft ist eine fundamentale Kraft, die eine Folge der elektrische Kraft ist. Magnete, die dauerhaft magnetisch sind, heißen Permanentmagneten. Sie bestehen aus zwei Polen: dem magnetischen Nordpol und dem magnetischen Südpol. Gegensätzliche Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab.
Je größer der Abstand zwischen den Polen ist, desto geringer ist die Kraftwirkung.
GRUNDLAGEN:
Zerteilt man einen Stabmagneten in 2 Teile, so entstehen zwei neue kleinere Magnete mit wiederum einem Nordpol und einem Südpol. Das kann man theoretisch unendlich oft wiederholen.
Der Pol des Magneten der zum geografischen Nordpol zeigt, heißt Nordpol (rot gekennzeichnet). Der Pol der zum geografischen Südpol zeigt, nennt man Südpol (grün).
Es gibt keine magnetischen Monopole.
Der Betrag der anziehenden oder abstoßenden Kraft wächst mit der Stärke der Pole und sinkt mit der Vergrößerung des Abstandes zwischen den Polen. Also hängt er davon ab, wie weit sich die Magnete auseinander befinden. Vergrößert man den Abstand zwischen zwei Magneten, sinkt der Betrag. Verringert man den Abstand der Magneten, steigt der Betrag.
Modell der ELEMENTARMAGNETE:
Man kann sich vorstellen, einen Magenten immer weiter zu zerteilen, bis man kleinste, unteilbare Elementarmagnete hat, die jeweils auch je einen Nordpol und einen Südpol haben. Dieses Modell wird genutzt, um z. B. das Magnetisieren von Eisen zu erklären. In der Realität lassen sich keine solche Elementarmagnete finden. Sie stellt man sich nur vor als Gedankenmodell:
In einem nichtmagnetisiertem Stoff liegen diese Teilchen (kleine Magneten) verstreut. In einem Magneten sind sie hingegegen sind diese kleinen Elementarmagnete regelmäßig angeordnet.
Einen Stoff, der magnetisierbar ist, nennt man ferromagnetisch. Einen Stoff kann man magnetisieren, indem man mit einem Magneten darüberstreicht.
Beispiel: Magnetiesieren eines Weicheisenstabes durch darüberstreichen mit einem Permanentmagneten: die Elementarmagneten liegen danach geordnet und regelmäßig vor - Der Stab ist magnetisch (Eisen ist ein ferromagnetischer Stoff, der sich durch einen Permanentmagneten magnetiseren läßt).
Man entmagnetisiert den Eisenstab, indem man ihn (z. B. mit Feuer) erhitzt oder ihn schlägt (mit dem Hammer). Nach einiger Zeit entmagnetisiert sich der ferromagnetische Gegenstand jedoch von allein (Zeit). Die im Gedankenmodell vorgestellten Elementarmagneten liegen nun wieder ungeordnet vor.
EXPERIMENT: Ist ein Stabmagnet an jeder Stelle gleich stark?
1.) Materialien: 20 Büroklammern, Stabmagnet
2.) Auftrag: Untersuche die Kraft des Magneten!
3.) Skizze:
*Zeite Skizze 4.) Ausführung: Lege die Büroklammern auf einen Haufen und tauche den Magneten dort ein
5.) Beobachtung
Am Rand des Magneten (an Nord-und Südpol) bleiben mehr Magneten hängen als in der Mitte des Magneten. Dort bleiben nur wenige Büroklammern hängen.
6.) Auswertung:
In der Mitte des Magneten bleiben weniger Magneten hängen als am Rand (dem Nord-und Südpol). Dort hat der Magnet die stärkste Kraft, in der Mitte ist die Erdanziehungskraft stärker als die Magnetkraft.
Der Begriff des MAGNETSCHEN FELDES
Der Wirkungsbereich eines Magneten heißt magnetisches Feld. Im magentischen Feld treten Kraftwirkungen auf ferromagnetische Stoffe (z.B: Eisen, Kobald, Nickel, spezielle Legierungen) auf. Magnetfelder treten auch im Vakuum auf.
Der Begriff geht auf Michael Faraday zurück. Er beschrieb die Kraftwirkung von einem Stabmagneten auf den Pol eines anderen Magneten und nannte Wirkungsbereich des Magneten "magnetisches Feld". Faraday stellte das magnetische Feld als Feldlinien dar. Es ist ein Gedankenmodell mit dem man die Eigenschaften von magnetischen Feldern beschreibt
Feldlinien
Michael Faraday: (1791-1867) - Englischer Naturforscher und bedeutender Experimentalphysiker -
Faraday kam aus einfachen Verhältnissen und machte zuerst eine Ausbildung als Buchbinder und arbeitete als Laborgehilfe.
Später führte er physikalische Experimente durch und legte mit seinen Entdeckungen die Grundlage zur Herausbildung der Elektroindustrie. Seine Gedankenmodelle führten zur Entwicklung der Theorie des Elektromagnetismus. Die Nutzung der elektromagnetischen Rotation war wiederum die Grundlage für die spätere Entwicklung des Elektromotors. (convert magnetism into electricity) Er war auch ein bedeutender chemischer Analytiker und entdeckte Benzol und Buten. Seine Forschungen zur Elektrolyse trugen dazu bei, Batterien und Akkus herzustellen. Faraday war auch an der Entwicklung und Herstellung von optischen Gläsern beteilgt.
Magnetismus im Alltag: Der Kompass
Ein Kompass funktioniert ebenfalls mit Magnetischer Kraft. Dabei orientiert er sich am Nord-und Südpol der Erde. Da die Erde wie ein riesiger Magnet funktioniert, befindet sich am geografischen Nordpol der magnetische Südpol. Dieser Südpol zieht den Nordpol des Kompasses an, dessen Nadel dann zum Geografischen Nordpol (magnetischer Südpol) weist.
Magnetfeld der Erde:
Aufgaben:
Ergänze die Lücken.
Ein Magnet besteht aus 2 …………………, einem ………..-Pol und einem ………..-pol. Einen Gegenstand, der magnetisierbar ist, nennt man ………………….. . Einen Magneten kann man beinahe unendlichoft …………………. . In einem unmagnetischen Gegenstand liegen diese Teilchen ………………….. . In einem Magnet sind sie ……………………. angeordnet. Man magnetisiert einen Gegenstand( z.B. einen Weicheisenstab), indem man mit einem ………………… drüberstreicht. Man entmagnetisiert ihn, indem man ihn ………………… .
Lösungen:
- Polen 2. Nord 3. Süd 4.ferromagnetisch 5. teilen 6. durcheinander 7. gleichmäßig 8. Magneten 9. erhitzt
Quiz:
Ein Magnet besteht aus 2 Polen(). Einen magnetisierbaren Gegenstand nennt man ferromagnetisch(). Der Nordpol ist mit der Farbe rot() und der Südpol mit der Farbe grün() gekennzeichnet. Es gibt keine magnetischen Monopole(). Einen Magneten kann man beihnahe unendlichoft teilen(). Diese kleinen Teilmagneten liegen in einem nichtmagnetischen Gegenstand verstreut(), in einem Magneten jedoch geordnet(). Man magnetisiert einen Gegenstand(z.B. einen Weicheisenstab), indem man mit einem Magneten darüberstreicht().Man entmagnetisiert ihn, indem man ihn erhitzt(). Ein Magnet ist in der Mitte() am schwächsten, da dort die Erdanziehungskraft() überwiegt. Magnetismus spielt außerdem im Alltag eine wichtige Rolle: z.B. beim Kompass(). Der magnetische Nord() pol weißt zum geografischen Nordpol, der magnetische Süd()polzu, geografischen Südpol.
