Übungsblatt 1 Kurzlösung

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1 Übungsblatt 1 Kurzlösung 1. - tabmagnet drehbar lagern / aufhängen (möglichst reibungsfrei) und warten bis er sich entsprechend der Magnetfeldlinien der Erde ausgerichtet hat. Das Ende, welches dann (ungefähr) in Richtung des geographischen ordpols zeigt, ist der ordpol des tabmagneten. - Mit Hilfe eines zweiten Magneten, dessen Pole bereits bekannt und beschriftet sind. Durch Überprüfung, welche Pole sich anziehen oder abstossen, können die Pole des tabmagneten bestimmt werden. - Mit Hilfe eines Elektromagneten und Einstellen der tromrichtung (analog zum vorangehenden Punkt). 2. A: richtig E: falsch B: falsch F: richtig C: richtig G: falsch D: falsch 3. Dafür kann man verschiedene Gründe anführen, die miteinander zusammenhängen und gemeinsam zum beobachteten Resultat führen: - Das Erdmagnetfeld ist nicht stark genug, um die Büroklammern auszurichten. - Die Büroklammern sind nicht reibungsfrei gelagert, die Haftreibung mit der Unterlage (Tisch) ist zu gross. - Die Büroklammern sind nicht magnetisiert. 4. Die Elementarmagnete in den Büroklammern richten sich in Richtung des Magnetfeldes aus und die Büroklammern werden so selbst zu Magneten, die wiederum andere Büroklammern anziehen können. 5. ein, das Glasröhrchen wird sich nicht wie ein tabmagnet verhalten. Begründung: Durch das Zermalen in ein Pulver erhält man sehr viele kleine Partikel, die zwar einzeln noch magnetisch sein können, deren Magnetisierungsrichtung nach dem Mischen mit feinem and jedoch zufällig verteilt in verschiedene Richtungen zeigen werden (sofern kein äusseres Magnetfeld ausreichender tärke einwirkt und dafür sorgt, dass alle Partikel in die gleiche Richtung zeigen). Dies entspricht der Verteilung der Elementarmagnete in einem unmagnetisierten tück Eisen; nach aussen ergibt sich kein Magnetfeld. Der and verhindert, dass sich die Pulver-Partikel entsprechend ihrer Magnetisierung zusammenballen und so wieder einen Magneten bilden könnten. 6. Man wählt einen beliebigen der beiden täbe und legt ihn flach vor sich hin. Dann nähert man sich diesem mit dem anderen tab senkrecht von oben und zwar zuerst (1) am einen Ende, dann (2) in der Mitte und schliesslich (3) am anderen Ende des flach liegenden tabes. Ist der flach liegende tab der unmagnetisierte Eisenstab und der senkrecht angenäherte der Magnet, dann wird der liegende tab in jedem der drei Fälle (1), (2), (3) angezogen. Im umgekehrten Fall erfolgt nur in den Fällen (1) und (3) eine Anziehung, da der Magnet in der Mitte zwischen seinen Polen keine (ausreichend starke) anziehende Wirkung zeigt. eite 1 / 5

2 7. a) Wenn die Inklination der Magnetfeldlinien 90 beträgt, dann bedeutet dies, dass die Magnetfeldlinien senkrecht aus dem Boden kommen bzw. in diesen hinein führen. Dies ist an den magnetischen Polen der Erde der Fall. b) Wenn die Deklination 180 beträgt, bedeutet die s, dass der Winkel zwischen der Richtung der ord-pitze der Kompassnadel und der wahren (geographischen) ordrichtung 180 beträgt; das bedeutet als o, dass die ord-pitze der Magnetnadel in diesem Fall vom geographischen ordpol weg zeigt. Dies ist der Fall auf der Verbindungslinie (entlang der Erdoberfläche) zwischen magnetischem üdpol und geographischem ordpol. 8. a) Ja, man kann einen Permanentmagneten unter Wasser genau gleich verwenden wie in der Luft; wie ie in der Werkstatt festgestellt haben (Posten 6), hat Wasser keinen wesentlichen Einfluss auf das Feld eines Permanentmagneten. b) Wie bereits bei Teilaufgabe a) festgestellt, kann der Magnet unter Wasser auch eingesetzt werden. Es bleibt somit noch zu klären, ob der Magnet auch das Geld anzieht, ob Geld also ferromagnetisch ist. Ob eine Münze ferromagnetisch ist, hängt von ihrer Zusammensetzung ab; es gibt sowohl Münzen, die von einem Magneten angezogen werden als auch solche, bei denen dies nicht der Fall ist. Mit einem Magneten könnte man deshalb nur einen Teil der Münzen rausfischen. Vom Prinzip her spielt es keine Rolle, ob man einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten einsetzen würde (dabei gibt es aber natürlich einige rein praktische Vor- und achteile zu berücksichtigen). c) Ja, Magnete können auch im Vakuum / Weltraum eingesetzt werden. Magnetfelder brauchen keine Materie, um sich auszubreiten, sie können sich auch im leeren Raum ausbreiten. 9. Die kizzen B und C zeigen einen geeigneten Aufbau für einen Kompass. Die Konstruktion von Kompass A ist nicht sinnvoll, da Eisen ferromagnetisch ist und einen Teil des bereits schwachen Magnetfeldes der Erde (bzw. der Magnetnadel) abschirmen bzw. dieses umlenken würde (vgl. Aufgabe 15). 10. A: ein G: Ja B: ein H: ein C: Ja I: Ja D: ein J: Ja E: Ja K: Ja F: ein Übungsblatt 1 Kurzlösung eite 2 / 5

3 11. a) Die Grafik zeigt zwei Magnete, die sich abstossen. b) Eine Lösungsvariante ist unten gezeigt; eine zweite mögliche Lösung ergibt sich durch Vertauschen aller Pole und Pfeilrichtungen. Dargestellt sind zwei Magnete, die sich anziehen. (Bemerkung: Das Feld zwischen den beiden Magneten ist (in guter äherung) homogen.) Übungsblatt 1 Kurzlösung eite 3 / 5

4 c) Die Lösung ist unten gezeichnet. (Diese spezielle Anordnung von Magneten wird Halbach-Array genannt.) 12. Die Kompassnadeln zeigen jeweils mit der ordspitze in Richtung des Magnetfeldes (zum üdpol des Magneten, der das Feld erzeugt) und verlaufen tangential zu den Feldlinien. Kompassnadel: B C D A Übungsblatt 1 Kurzlösung eite 4 / 5

5 13. Richtig ist Antwort A: Ja, man kann ohne die Verwendung von Eisen ein Magnetfeld erzeugen. 14. a) Es handelt sich um Elektromagnete. Permanentmagnete wären für diesen Zweck nicht geeignet, da man sie nicht zum gewünschten Zeitpunkt an- und ausschalten kann. b) tarke Elektromagnete können auch zur Grobtrennung von ferromagnetischen toffen (z.b. Eisen) von nicht ferromagnetischen (z.b. Aluminium) verwendet werden. 15. Die Elementarmagnete in der ferromagnetischen tahlplatte richten sich entsprechend dem magnetischen Feld des abgeschirmten Magneten aus (tangential zu den Feldlinien) und lenken so die Wirkung des Magneten um. Dadurch wird die Anziehung hinter der tahlplatte stark abgeschwächt. (Andere Betrachtungsweise: Ferromagnetische toffe kann man als Leiter für Magnetfelder ansehen; das Magnetfeld verläuft immer möglichst innerhalb eines ferromagnetischen toffes, wodurch ausserhalb dieses toffes das Feld sehr viel schwächer wird. Ferromagnetische toffe können so das Magnetfeld umlenken.) 16. Wenn die Magnetisierung des Hufeisenmagneten nachgelassen hat, dann bedeutet dies in der Betrachtung im Elementarmagnete-Modell, dass die Elementarmagnete nicht mehr alle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, sondern sich einige durch äussere Einflüsse in andere Richtungen gedreht haben. Wenn man ein Eisenstück über die Pole legt, dann richten sich die Elementarmagnete darin entsprechend den Polen des Hufeisenmagneten aus, so dass sich zusammen mit dem Hufeisenmagneten ein geschlossener Kreis ergibt, in dem sich die Elementarmagnete in ihrer Ausrichtung durch Anziehung gegenseitig stabilisieren Erhitzen - mechanische Erschütterungen (chläge etc.) - äusseres Magnetfeld (starkes Wechselfeld) - bei einigen ferromagnetischen toffen bzw. je nach Lagerung: durch Geduld / (sehr langes) Warten Die chwerkraft wirkt auf alle Gegenstände anziehend, nie abstossend. - Es unterliegen auch unmagnetische toffe der Erdanziehung, es gibt hinsichtlich der Erdanziehung keine Unterschiede zwischen ferromagnetischen und nicht ferromagnetischen toffen. - Die Erdanziehungskraft ist bei den Polen nicht deutlich stärker wie dies bei einer magnetischen Kraft zu erwarten wäre, sondern sie ist überall an der Erdoberfläche (ungefähr) gleich stark. 19. Einfluss von Beschleunigungen auf die Magnetnadel. Übungsblatt 1 Kurzlösung eite 5 / 5