Magnetismus: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:magnetische_Wirkung.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Skulptur aus Eisenstaub und einem Magneten|Urheber=Dennis Skley|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://www.flickr.com/photos/dskley/6679543499/|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/|Lizenz=CC BY-ND 2.0}}}}]]
  
'''Es gibt ein Grundgesetz''':
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[[Datei:Magnetbrücke.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Eine Magnetbrücke bauen mit Metallplättchen|Urheber=Hans|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://pixabay.com/de/magnete-spielen-kinder-h%C3%A4nde-113319/|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.de|Lizenz=CC0 1.0}}}}]]
  
Jeder Magnet hat zwei Stellen, wo er andere Magneten '''stärker anzieht''' oder '''abstößt'''. Diese Stellen nennt man '''Nordpol''' und '''Südpol'''. Du hast bestimmt selbst schon einmal bemerkt, dass sich '''Magneten untereinander''' abstoßen oder anziehen. Je nachdem mit welcher Seite sie zueinander gebracht werden.
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'''Magnetismus''' ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Magnete ziehen einander an, wie auch manche Metalle, auch durch andere Stoffe hindurch. Wir Menschen können Magnetismus nicht bewusst spüren oder sehen.
  
'''''Es gilt:'''''
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Magnetismus ist etwas, was die '''Wissenschaft''' schon sehr lange '''kennt und versteht'''. Doch für uns, die wir keine Naturwissenschaftler sind, sind Dinge, die wir nicht mit Händen fassen können, oft nicht so leicht begreifbar.
'''Unterschiedliche Pole''' zweier Magneten '''ziehen einander an'''.
 
Die '''gleichen Pole''' (zB zwei Nordpole) '''stoßen sich  ab'''!!
 
Jeder Magnet besteht aus zwei Polen. Auch wenn ein Magnet in kleine Stücke zerteilt wird, behalten diese ihre Polarität bei.
 
  
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==Material und Anziehung==
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==Wusstest du schon, dass ...==
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Magnete gibt es in '''unterschiedlichen Formen''' und '''Größen'''. Es gibt '''Hufeisen-, Stab-''' und '''Ringmagnete'''. Aber aus welchem Material müssen Dinge sein, um von einem Magnete angezogen zu werden?
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*jeder Magnet immer zwei unterschiedliche Pole hat - einen Nord- und einen Südpol?
Schnapp dir selbst einen Magneten und halte ihn an verschiedene Gegenstände. Du wirst bemerken, dass nicht alle Dinge angezogen werden.
 
  
'''''Es gilt''''':
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*die Erde selbst der größte Magnet ist?
Magnete mögen Gegenstände, die aus '''bestimmten Metallen''' ('''Eisen, Nickel, Kobalt''') bestehen. Diese '''ziehen sie''' auch '''an'''. Dinge aus Plastik, Holz oder Stoff mögen sie nicht.
 
'''''Außerdem''''': Die '''Kraft''' eines '''Magneten''' hängt davon ab, welche '''Form''' und '''Größe''' er hat!
 
  
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*Elektromagnete ein- und ausgeschaltet werden können?
  
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==Magnetismus und Übertragung==
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==Grundlagen des Magnetismus==
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Vielleicht hast du schon einmal einen '''Magneten''' in eine Schachtel mit '''Büroklammern''' gehalten. Dann hast du gesehen, dass viele Klammern aneinander – '''wie eine Kette''' - hängen bleiben. Wenn du die oberste '''Klammer vom Magneten trennst''', fallen andere Büroklammern zurück in die Schachtel.
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[[Datei:Keramikmagnet.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=starker Keramikmagnet|Urheber=Omegatron|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ceramic_magnets.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en|Lizenz=CC BY-SA 3.0}}}}]]
  
'''''Es gilt''''':
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Magnetismus ist ein '''physikalisches Phänomen''', das sich als '''Kraftwirkung''' äußert. Diese Kräfte ereignen sich zwischen Magneten und '''magnetisierbaren Gegenständen'''. Oder etwas anders formuliert: Magnete üben Kräfte auf '''ferromagnetische Stoffe''' aus. Also auf all jene Stoffe, die '''Eisen, Kobalt''' oder '''Nickel''' beinhalten.
Materialien die '''Kobalt''', '''Nickel''' oder '''Eisen''' enthalten werden durch die '''Annäherung''' oder den Kontakt mit einem Magneten '''selbst magnetisch'''!
 
  
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Schon die '''alten Griechen''' beobachteten, wie manche Steine (Magneteisensteine) '''Eisen''' anziehen – und es durch Berührung sogar '''selbst magnetisch''' machen konnten. Etwa zur selben Zeit verwendeten die '''Chinesen''' Magnete als '''Kompasse''' zur '''Navigation'''.
|Bilder=[[Datei:.jpg|thumb|200px|center|]]}}
 
  
==Magnetisieren von Gegenständen==
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Heute werden Magnete in vielen Geräten eingesetzt, zum Beispiel im [[Dynamo|Fahrraddynamo]].
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Wenn du mit dem '''Ende eines Magneten''' etwa 40 Mal '''über zwei große Nadeln''' streichst, wirst du bemerken, dass diese einander danach selbst '''anziehen''' oder '''abstoßen''', je nachdem welche Enden aufeinander treffen. (Nord- und Südpol)
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==Pole==
  
Die '''Nadeln''' sind also '''magnetisch''' geworden.
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[[Datei:Pole.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Wirkung zwischen den Polen|Urheber=Uli Sykora|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://kiwithek.wien/index.php?title=Datei:Pole.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/|Lizenz=CC BY-NC-ND 3.0 AT}}}}]]
Das liegt daran, dass Gegenstände aus Metall in ihrem Inneren in '''winzige magnetische Bezirke''' unterteilt sind – die '''Elementarmagnete'''. Diese sind '''normalerweise unterschiedlich ausgerichtet''', so dass sich ihre magnetischen Wirkungen nach außen aufheben.
 
Durch das '''Bestreichen mit einem Magneten''' werden sie alle '''gleich ausgerichtet''' und so wird aus dem Körper selbst ein Magnet.
 
  
'''Umgekehrt''': Wenn du nun eine magnetisierte Nadel auf den Boden fallen lässt, hat sie nur noch eine geringe oder gar keine magnetische Kraft mehr. Durch '''Schläge''' wird die '''Ordnung der Elementarmagnete''' wieder '''zerstört''' und der Gegenstand '''verliert''' seine magnetische Wirkung.
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Als Pole werden '''jene Stellen''' des Magneten bezeichnet, an denen seine '''Kräftewirkung am größten''' ist. Jeder Magnet hat '''zwei Pole'''; einen '''Nord''' – und einen '''Südpol'''. Ein Pol existiert '''niemals allein'''.
  
'''''Es gilt''''':  
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Wenn ein Magnet zerbrochen wird, entstehen '''zwei neue Magnete''' mit wieder jeweils zwei Polen. Zwischen den Polen zweier Magneten arbeiten eigene Kräfte. Es gilt immer: '''Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige ziehen einander an.'''
Magnetisierte Gegenstände haben '''gleich ausgerichtete Elementarmagnete'''. Sie ziehen sich an oder stoßen sich ab.
 
  
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Magnete sind auch in der Lage durch nicht magnetisierbare Materialien hindurch zu wirken. So können sie ferromagnetische (siehe oben) Gegenstände sogar durch zB Papier, Stoff, Glas und Wasser hindurch anziehen.
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==Magnetfeld der Erde und der Kompass==
 
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Unsere Erde besitzt ein Magnetfeld, das '''von Süden nach Norden''' ausgerichtet ist. Wie genau das funktioniert, darüber streiten Wissenschaftler heute noch. Es gibt aber eine Theorie, die immer wieder bei Untersuchungen bestätigt wurde. Forscher gehen davon aus, dass das '''Magnetfeld tief im Inneren der Erde''' entsteht.
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==Magnetfeld==
  
Die Erde besitzt einen inneren und einen äußeren Erdkern. Der äußere Kern der Erde ist flüssig und zwischen 4000 und 5000 Grad Celsius heiß.
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[[Datei:Stabmagnet_und_Magnetfeld.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Stabmagnet und Magnetfeld|Urheber=Uli Sykora|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://kiwithek.wien/index.php?title=Datei:Stabmagnet_und_Magnetfeld.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/|Lizenz=CC BY-NC-ND 3.0 AT}}}}]]
Geophysiker gehen davon aus, dass '''Umwälzungen''' in diesem flüssigen Kern, '''Ströme''' und somit das '''Magnetfeld der Erde''' erzeugen. So wie ein Fahraddynamo, der sich dreht und somit Strom für die Beleuchtung liefert.
 
  
Da die Erde also ein Magnetfeld besitzt, können wir uns auf ihrer Oberfläche mit Hilfe eines '''Kompasses''' fortbewegen. Die '''Kompassnadel zeigt immer nach Norden''' und anhand einer Skala auf dem Kompass kannst du damit genau deine Richtung ablesen. Denn die Kompassnadel '''stellt sich''' immer '''entlang des Erdmagnetfeldes''' ein.
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Um den Magnet herum wirkt eine Kraft. Der '''Raumbereich um''' den '''Magnet''', in dem diese Kraft wirkt, wird als '''Magnetfeld''' bezeichnet.
  
Du kannst einen Kompass übrigens ganz einfach selber basteln. Die Anleitung dazu, findest du hier.
 
  
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==Feldlinien==
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==Externe Links==
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[[Datei:Eisenpulver auf Magnet.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Eisenfeilspäne richten sich nach Feldlinien eines Permanentmagneten auf|Urheber=Hans|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://pixabay.com/de/permanentmagnete-eisenpartikel-113246/|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.de|Lizenz=CC0 1.0}}}}]]
  
== Sonstiges ==
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Magnetische Feldlinien geben die '''Richtung''' und die '''Größe''' der magnetischen Kraftwirkung an. Sie können mit zB Eisenfeilspänen sichtbar gemacht werden. Wenn diese sich unter dem Einfluss eines Magneten befinden, ordnen sie in '''Ketten''' an, die den Feldlinien entsprechen.
'''[[Hauptseite|zurück zur Hauptseite]]'''
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Anhand des '''Abstands''' zwischen benachbarten Feldlinien, ist es möglich die '''Stärke des Magnetfeldes''' zu messen.
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Je '''dichter''' die Feldlinien, desto '''stärker''' ist das magnetische Feld. Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende. Sie verlaufen stets als '''geschlossene Bahnen'''.
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==Arten von Magneten==
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Wir unterscheiden zwischen '''Dauermagneten''' und '''Elektromagneten'''.
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Ein Elektromagnet kann durch eine Spule, einem inneren Eisenkern und Strom ein Magnetfeld erzeugen.
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Dieser kann im Gegensatz zum Dauermagneten (Permanentmagneten) einfach '''abgeschalten''' werden. Dazu muss man nur die Stromzufuhr unterbrechen.
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Der Dauermagnet ist aus einem Rohstoff namens Magnetit gemacht und kann '''nicht abgeschaltet''' werden.
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==Formen von Magneten==
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[[Datei:Hufeisenmagnet.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Hufeisenmagnet|Urheber=Zureks|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Horseshoe_magnet_by_Zureks.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.en|Lizenz=CC0 1.0}}}}]]
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[[Datei:Stabmagnet.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Stabmagnet|Urheber=Aney|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bar_magnet.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en|Lizenz=CC BY-SA 3.0}}}}]]
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Dauermagnete gibt es in verschieden Formen und Farben. Am häufigsten finden wir gebogene, kreisförmige oder ringförmige Magnete. Die stabförmigen werden '''Stabmagnete''', die gebogenen '''Hufeisenmagnete''' genannt.
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==Magnetfeld der Erde==
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[[Datei:Erdmagnetfeld.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Magnetfeld schirmt Erdoberfläche ab|Urheber=NASA's Marshall Space Flight Center|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://www.flickr.com/photos/nasamarshall/2689810876/|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/|Lizenz=CC BY-NC-ND 2.0}}}}]]
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Unsere '''Erde umgibt''' ein '''Magnetfeld''', das dem Feld eines enormen Stabmagneten gleicht. Wie genau es entsteht, darüber spekulieren Wissenschaftler heute noch. Wahrscheinlich durch Strömungen von flüssigem Eisen zwischen Erdmantel und Erdkern.
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'''Merke:''' Der '''magnetische Südpol''' der Erde liegt im '''Norden''', und der '''magnetische Nordpol''' im '''Süden'''. Allerdings fallen die Magnetpole nicht mit den tatsächlichen Polen zusammen.
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Das Magnetfeld der Erde ist aus mehreren Gründen wichtig, nicht zuletzt weil es einen Teil der kosmischen Strahlung (= Sonnenwinde) abschirmt.
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==Kompass==
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[[Datei:Magnetkompass.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Magnetkompass auf Handgelenk|Urheber=Jaypee|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boussole_fantassin_russe.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en|Lizenz=CC BY-SA 3.0}}}}]]
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Der Kompass ist ein '''Messgerät''' mit dem du die '''Himmelsrichtung feststellen''' kannst. Der bekannteste ist wohl der '''Magnetkompass''', der anhand des Erdmagnetfeldes den Norden bestimmt und somit auch die anderen Himmelsrichtungen.
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Bei Kompassnadeln handelt es sich um sehr kleine, leichte und beweglich gelagerte Magnete, die sich entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes ausrichten.
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==Kompass basteln==
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[[Datei:Kompass_selbst_gemacht.jpg|thumb|300px|right|{{ImageCaption|Titel=Ein selbstgebastelter Kompass sieht ungefähr so aus|Urheber=Uli Sykora|Quelle={{ImageMetaSource|Quelle=https://kiwithek.wien/index.php?title=Datei:Kompass_selbst_gemacht.jpg|Linktext=}}|Lizenz={{ImageMetaLicense|URL=https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/|Lizenz=CC BY-NC-ND 3.0 AT}}}}]]
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'''Material'''
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*Nagel
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*Korken
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*Magnete
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*Schüssel mit Wasser und etwas Geschirrspülmittel
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#Streiche mit einem Magneten mehrmals in die gleiche Richtung über den Nagel und stecke ihn durch einen kleinen Korken.
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#Jetzt gib den Korken gemeinsam mit dem Nagel in eine Schüssel Wasser. Der Korken beginnt sich zu drehen und kommt in Nord-Süd-Richtung zum Stillstand.
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Sollte sich der Korken nicht drehen, kannst du etwas Geschirrspülmittel in das Wasser geben Spätestens danach sollte sich der Korken in Richtung der Erdmagnetpole ausrichten.
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==Sonstiges==
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'''[[Hauptseite|Zur Hauptseite]]'''
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[[Kategorie:Wissenschaftliches]]
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[[Kategorie: Artikel des Tages]]
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[[Kategorie:Wusstest du schon]]

Aktuelle Version vom 24. September 2020, 10:07 Uhr

Skulptur aus Eisenstaub und einem Magneten - Dennis Skley www.flickr.com, CC BY-ND 2.0
Eine Magnetbrücke bauen mit Metallplättchen - Hans pixabay.com, CC0 1.0

Magnetismus ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Magnete ziehen einander an, wie auch manche Metalle, auch durch andere Stoffe hindurch. Wir Menschen können Magnetismus nicht bewusst spüren oder sehen.

Magnetismus ist etwas, was die Wissenschaft schon sehr lange kennt und versteht. Doch für uns, die wir keine Naturwissenschaftler sind, sind Dinge, die wir nicht mit Händen fassen können, oft nicht so leicht begreifbar.


Wusstest du schon, dass ...

  • jeder Magnet immer zwei unterschiedliche Pole hat - einen Nord- und einen Südpol?
  • die Erde selbst der größte Magnet ist?
  • Elektromagnete ein- und ausgeschaltet werden können?


Grundlagen des Magnetismus

starker Keramikmagnet - Omegatron commons.wikimedia.org, CC BY-SA 3.0

Magnetismus ist ein physikalisches Phänomen, das sich als Kraftwirkung äußert. Diese Kräfte ereignen sich zwischen Magneten und magnetisierbaren Gegenständen. Oder etwas anders formuliert: Magnete üben Kräfte auf ferromagnetische Stoffe aus. Also auf all jene Stoffe, die Eisen, Kobalt oder Nickel beinhalten.

Schon die alten Griechen beobachteten, wie manche Steine (Magneteisensteine) Eisen anziehen – und es durch Berührung sogar selbst magnetisch machen konnten. Etwa zur selben Zeit verwendeten die Chinesen Magnete als Kompasse zur Navigation.

Heute werden Magnete in vielen Geräten eingesetzt, zum Beispiel im Fahrraddynamo.

Pole

Wirkung zwischen den Polen - Uli Sykora kiwithek.wien, CC BY-NC-ND 3.0 AT

Als Pole werden jene Stellen des Magneten bezeichnet, an denen seine Kräftewirkung am größten ist. Jeder Magnet hat zwei Pole; einen Nord – und einen Südpol. Ein Pol existiert niemals allein.

Wenn ein Magnet zerbrochen wird, entstehen zwei neue Magnete mit wieder jeweils zwei Polen. Zwischen den Polen zweier Magneten arbeiten eigene Kräfte. Es gilt immer: Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige ziehen einander an.

Magnete sind auch in der Lage durch nicht magnetisierbare Materialien hindurch zu wirken. So können sie ferromagnetische (siehe oben) Gegenstände sogar durch zB Papier, Stoff, Glas und Wasser hindurch anziehen.


Magnetfeld

Stabmagnet und Magnetfeld - Uli Sykora kiwithek.wien, CC BY-NC-ND 3.0 AT

Um den Magnet herum wirkt eine Kraft. Der Raumbereich um den Magnet, in dem diese Kraft wirkt, wird als Magnetfeld bezeichnet.


Feldlinien

Eisenfeilspäne richten sich nach Feldlinien eines Permanentmagneten auf - Hans pixabay.com, CC0 1.0

Magnetische Feldlinien geben die Richtung und die Größe der magnetischen Kraftwirkung an. Sie können mit zB Eisenfeilspänen sichtbar gemacht werden. Wenn diese sich unter dem Einfluss eines Magneten befinden, ordnen sie in Ketten an, die den Feldlinien entsprechen. Anhand des Abstands zwischen benachbarten Feldlinien, ist es möglich die Stärke des Magnetfeldes zu messen.

Je dichter die Feldlinien, desto stärker ist das magnetische Feld. Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende. Sie verlaufen stets als geschlossene Bahnen.


Arten von Magneten

Wir unterscheiden zwischen Dauermagneten und Elektromagneten. Ein Elektromagnet kann durch eine Spule, einem inneren Eisenkern und Strom ein Magnetfeld erzeugen. Dieser kann im Gegensatz zum Dauermagneten (Permanentmagneten) einfach abgeschalten werden. Dazu muss man nur die Stromzufuhr unterbrechen.

Der Dauermagnet ist aus einem Rohstoff namens Magnetit gemacht und kann nicht abgeschaltet werden.


Formen von Magneten

Hufeisenmagnet - Zureks commons.wikimedia.org, CC0 1.0

Dauermagnete gibt es in verschieden Formen und Farben. Am häufigsten finden wir gebogene, kreisförmige oder ringförmige Magnete. Die stabförmigen werden Stabmagnete, die gebogenen Hufeisenmagnete genannt.


Magnetfeld der Erde

Magnetfeld schirmt Erdoberfläche ab - NASA's Marshall Space Flight Center www.flickr.com, CC BY-NC-ND 2.0

Unsere Erde umgibt ein Magnetfeld, das dem Feld eines enormen Stabmagneten gleicht. Wie genau es entsteht, darüber spekulieren Wissenschaftler heute noch. Wahrscheinlich durch Strömungen von flüssigem Eisen zwischen Erdmantel und Erdkern.

Merke: Der magnetische Südpol der Erde liegt im Norden, und der magnetische Nordpol im Süden. Allerdings fallen die Magnetpole nicht mit den tatsächlichen Polen zusammen. Das Magnetfeld der Erde ist aus mehreren Gründen wichtig, nicht zuletzt weil es einen Teil der kosmischen Strahlung (= Sonnenwinde) abschirmt.


Kompass

Magnetkompass auf Handgelenk - Jaypee commons.wikimedia.org, CC BY-SA 3.0

Der Kompass ist ein Messgerät mit dem du die Himmelsrichtung feststellen kannst. Der bekannteste ist wohl der Magnetkompass, der anhand des Erdmagnetfeldes den Norden bestimmt und somit auch die anderen Himmelsrichtungen.

Bei Kompassnadeln handelt es sich um sehr kleine, leichte und beweglich gelagerte Magnete, die sich entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes ausrichten.


Kompass basteln

Ein selbstgebastelter Kompass sieht ungefähr so aus - Uli Sykora kiwithek.wien, CC BY-NC-ND 3.0 AT

Material

  • Nagel
  • Korken
  • Magnete
  • Schüssel mit Wasser und etwas Geschirrspülmittel
  1. Streiche mit einem Magneten mehrmals in die gleiche Richtung über den Nagel und stecke ihn durch einen kleinen Korken.
  2. Jetzt gib den Korken gemeinsam mit dem Nagel in eine Schüssel Wasser. Der Korken beginnt sich zu drehen und kommt in Nord-Süd-Richtung zum Stillstand.

Sollte sich der Korken nicht drehen, kannst du etwas Geschirrspülmittel in das Wasser geben Spätestens danach sollte sich der Korken in Richtung der Erdmagnetpole ausrichten.


Sonstiges

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