Magnetpole und ihre Unterscheidung

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1 Lehrer-/Dozentenblatt Magnetpole und ihre Unterscheidung Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Die Schüler sollen erkennen, - dass an den beiden Enden eines stabförmigen Magneten, den Magnetpolen, die stärkste Kraftwirkung auftritt, - warum man die beiden Pole mit Nordpol und Südpol bezeichnet, - wie man die Pole bestimmen kann und - welche Kraftwirkungen zwischen Magnetpolen auftreten. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Verwendet man für die Aufhängung des Magneten einen gesponnenen, verdrillten Faden, so kommt es durch die Belastung zu einem Drehmoment, der Magnet rotiert oder stellt sich nicht exakt in Nord-Süd-Richtung ein. Durch Verwendung eines dünnen, einzelnen Nylonfadens kann dieser unerwünschte Effekt vermieden werden. Ist der Faden jedoch zu dick (Angelschnur) oder zu kurz, kann unter Umständen von der Aufhängung her ein Drehmoment übertragen werden, das ebenfalls eine exakte Ausrichtung im Erdfeld verhindert. Der Kompass dient in diesem Experiment lediglich als Indikator für die Pole der Stabmagnete. Auf seine eigentlich Funktion wird in einem späteren Versuch (Magnetfeld der Erde) noch eigegangen. Man kann auch auf den Kompass verzichten und stattdessen bei beiden Magneten durch Aufhängung die Pole bestimmen.

2 Magnetpole und ihre Unterscheidung Aufgabe und Material Aufgabe Warum werden die Enden eines stabförmigen Magneten unterschiedlich gekennzeichnet? Stelle fest, an welchen Stellen eines Magneten Eisenteile am stärsten angezogen werden. Untersuche, wie man die beiden Enden eines Magneten in ihrer Wirkung unterscheiden kann.

3 Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Magnet, l = 50 mm, stabförmig Eisendraht, gekerbt, d = 1,2 mm, 2 kg Taschenkompass Leiter und Nichtleiter, l = 50 mm Zusätzliches Material 5 Dünner Faden, ca. 500 mm 6 Bleistift 7 Radiergummi

4 Aufbau und Durchführung Aufbau Befestige einen der Magnete in seiner Mitte am Ende des Fadens, so dass er waagerecht hängt (Abb. 1). Abb. 1 Brich vom gekerbten Eisendraht vier gleichlange Stücke ab, falls Du diese Stück nicht schon vorfindest (Abb. 2). Abb. 2 Durchführung Prüfe mit dem Eisenstäbchen ( l= 50 mm), ob es an allen Stellen eines Magneten mit der gleichen Kraft angezogen wird (Abb. 3). Notiere Deine Beobachtungen im Protokoll.

5 Abb. 3 Halte ein Stück Eisendraht mit dem Daumen so am Magneten ohne Band fest, wie es Abb. 4 zeigt. Versuche dann möglichst viele weitere Drahtstücke untereinander an den festgehaltenen Draht zu hängen. Wiederhole den Versuch an verschiedenen Stellen des Magneten. Notiere in Tabelle 1, wieviele Drahtstücke an den verschiedenen Stellen (siehe Abb. 5) hängen geblieben sind. Abb. 4 Abb. 5 Halte den angebundenen Magneten am Faden hoch (Abb. 1). Da der Faden eventuell bei seiner Herstellung verdrillt wurde, wird der Magnet vielleicht zunächst rotieren. Halte ihn nach einigen Sekunden an. Dann muss er sich in eine bestimmten Lage einpendeln. Ein Pol des Magneten zeigt nun nach Norden. Kennzeichne dieses Magentende mit Bleistift (N = Nord / S = Süd). Es ist der Nordpol des Magneten, das andere Ende ist der Südpol. Nähere den Nordpol dem Kompass von der Seite (Abb. 6). Beobachte die Kompassnadel und notiere das Ergebnis im Protokoll. Abb. 6 Nähere abwechselnd das markierte und das nichtmarkierte Ende des Magneten dem Kompass. Beobachte die Kompassnadel und notiere das Ergebnis im Protokoll.

6 Bestimme nun mit dem Kompass, welches Ende des zweiten Magneten der Nordpol ist; markiere dieses Ende ebenfalls und notiere deine Vorgehensweise. Auf unmagnetische Eisenkörper wirken die beiden Pole eines Magneten in gleicher Weise anziehend. Entferne das Band vom Magneten und untersuche nun mit den beiden Magneten, welche Kraftwirkungen zwischen ihren Polen auftreten (Abb. 7). Trage Deine Beobachtungen in die Tabelle 2 ein. Abb. 7 Radiere die Markierung auf dem Magneten wieder aus.

7 Protokoll: Magnetpole und ihre Unterscheidung Ergebnis - Beobachtungen 1 (10 Punkte) a) Die stärkste Anziehung findet sich bei b) Die schwächste Anziehung lässt sich finden bei Ergebnis - Tabelle Trage deine Ergebnisse in die Tabelle ein. Position Anzahl der Drahtstücke A 3 B 2 C 0 D 2 E 3

8 Ergebnis - Beobachtungen 2 (10 Punkte) Wie verhält sich die Kompassnadel, wenn man diese von der Seite an den Nordpol annähert? Ergebnis - Beobachtungen 3 (10 Punkte) Wie verhält sich die Kompassnadel, wenn man abwechselnd das markierte und das nicht markierte Ende des Magneten dem Kompass nähert?

9 Ergebnis - Beobachtungen 4 (10 Punkte) Wie lässt sich der Pol des zweiten Magneten finden? Ergebnis - Tabelle 2 (4 Punkte) Trage deine Messwerte in die Tabelle ein. Genäherte Pole Kraftwirkung Nordpol - Nordpol Nordpol - Südpol Südpol - Nordpol Südpol - Südpol 1 ±0 1 ±0 1 ±0 1 ±0

10 Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Wo wird ein Eisengegenstand von einem Magneten aum stärksten, wo am wenigsten angezogen? Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Wie kann man ermitteln, wo der Nordpol und wo der Südpol an einem Magneten ist? Beschreibe zwei Möglichkeiten.

11 Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Welche Kraftwirkungen treten zwischen gleichartigen, welche zwischen verschiedenartigen Magnetpolen auf?