Schülerversuche. TESS beginner. Strom und Magnete

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1 Schülerversuche TESS beginner Strom und Magnete

2 Schülerversuche TESS beginner Strom und Magnete

3 Phywe Schriftenreihe Schülerversuche TESS beginner Strom und Magnete 4. Auflage Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des auszugsweisen Nachdrucks und der fotomechanischen Wiedergabe, vorbehalten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. Phywe Systeme GmbH & Co. KG 2 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

4 Inhaltsverzeichnis 1. Wem geht hier ein Licht auf? Wann kann eine Glühlampe leuchten? 2. Der perfekte Stromkreis Wie sieht ein technisch einwandfreier Stromkreis aus? 3. Ein und aus Wie funktioniert ein Lichtschalter? 4. Aus eins mach zwei Warum werden elektrische Geräte mit nur einem einzigen Kabel an die Steckdose geschlossen? 5. Eine batteriebetriebene Heizung Wie kann man mit Strom heizen? 6. Der Weg des Stroms Kann der Strom überall lang fließen? 7. Mehr Lampen mehr Licht? Wie kann man zwei Lampen an eine Batterie anschließen? 8. Der Magnetprüfautomat Welche Stoffe werden von einem Magneten angezogen? 9. Die Stärke des Magneten Wo ist die Magnetwirkung am stärksten? 10. Fernwirkung Wie weit reicht die Kraft eines Magneten? 11. Magnetische Muster Welche Form hat das magnetische Feld? 12. Eine unsichtbare Kraft? Welche Kraft beeinflusst einen Magneten? 13. Für Pfadfinder und Seebären Wie findet man mit einem Kompass den Weg? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 3

5 14. Gegensätze ziehen sich an Stoßen sich zwei Magnete gegenseitig ab, oder ziehen sie sich an? 15. Simsalabim Kann man einen Nagel in einen Magneten verwandeln? TESS beginner Applied Sciences Set Strom und Magnete Geräte und Aufbewahrungsübersicht Bezeichnung Best.-Nr. Anzahl (1) Seidenfaden, l = 200 m (2) Schaumblock für Schalter (3) Glühlampen, 1,5 V/0,15 A, E10, 10 Stk (4) Petrischale, d = 94 mm, 1 Stück (5) Messer (6) Wagen, 72 x 20 x 25 mm (7) Schraubendreher (8) Schülerthermometer, C (9) Schere, l = 125 mm, spitz-stumpf (10) Glasrührstab, l = 200 mm (11) Lineal, l = 200 mm, Kunststoff (12) Laborschreiber, wasserfest (13) Konstantandraht (14) Lampenfassung, E10, 2 Stück (15) Markierungspunkte, rot (15) Markierungspunkte, grün (16) Moosgummi, 20 x 15 cm, 2 mm stark (17) Streuer mit Eisenpulver, 20 ml (18) Batteriehalter (Babyzelle) (19) Zeichenkompass, 1 Stück (20) TESS beginner DVD PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

6 (21) Versandtaschenklammern, 10 Stück (22) Büroklammern, 100 Stück (23) Babyzelle 1,5 V (24) Krokodilklemme m. Klemmschraube (25) Eisennägel, 100 Stück (26) Schaltdraht, 1 m (26) Zweiadriges Kabel, 1 m (27) Tesa-Film 19 mm, matt (28) Magnet, l = 50 mm, stabförmig PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 5

8 Wem geht hier ein Licht auf? S1 Wann kann eine Glühlampe leuchten? Aufgabe Versuche, eine Glühlampe zum Leuchten zu bringen. Material 1 Glühlampe 1 Batterie 1 Isolierter Draht 1 Schere 1 Messer 1 Lineal Klebeband Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 7

9 S1 Wem geht hier ein Licht auf? Aufbau und Durchführung Schneide von dem isolierten Draht zwei etwa 20 cm lange Stücke ab. Entferne nun vorsichtig mit dem Messer auf jeder Seite der Drahtstücke ungefähr 1 cm von der Kunststoffisolierung. Versuche, die Glühlampe mit Hilfe des Drahtes und der Batterie zum Leuchten zu bringen. Beobachtung Wie musst du die Glühlampe mit der Batterie verbinden, damit sie leuchtet? Wann leuchtet die Glühlampe nicht? 8 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

10 Wem geht hier ein Licht auf? S1 Zeichne, wie du Batterie, Lampe und Draht verbunden hast. Auswertung Was steckt dahinter, dass die Glühbirne mal leuchtet und mal nicht? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 9

12 Der perfekte Stromkreis S2 Wie sieht ein technisch einwandfreier Stromkreis aus? Aufgabe Baue mit Hilfe der angegebenen Materialien einen funktionsfähigen und stabilen Stromkreis auf. Material 1 Glühlampe 4 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Lampenfassung 1 Schraubendreher 1 Batteriehalter 1 Schere 1 Batterie 1 Messer 1 Isolierter Draht 1 Lineal Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 11

13 S2 Der perfekte Stromkreis Aufbau und Durchführung Schneide von dem isolierten Draht zwei etwa 20 cm lange Stücke ab. Entferne nun vorsichtig mit dem Messer auf jeder Seite der Drahtstücke ungefähr 1 cm von der Kunststoffisolierung. Wenn du den Versuch S1 gemacht hast, kannst du auch die vorbereiteten Drahtstücke benutzen. Baue aus Glühlampe, Lampenfassung, Batterie, Batteriehalter, Draht und Krokodilklemmen einen Stromkreis auf, in dem die Lampe leuchtet. Beobachtung Zeichne auf, wie du die einzelnen Teile verbunden hast. Auswertung Was ist der Vorteil dieses Stromkreises gegenüber dem Stromkreis, den du in Versuch S1 gebaut hast? Was könnte man in diesen Stromkreis einbauen, um ihn noch zu verbessern? 12 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

14 Ein und aus S3 Wie funktioniert ein Lichtschalter? Aufgabe Baue verschiedene Schalter in einen Stromkreis ein. Material 1 Glühlampe 1 Versandtaschenklammer 1 Lampenfassung 1 Packung Büroklammern 1 Batteriehalter 1 Schraubendreher 1 Batterie 1 Schere 1 Isolierter Draht 1 Messer 2 Nägel 1 Lineal 5 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Schaumstoffblock Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 13

15 S3 Ein und aus Aufbau und Durchführung Für diesen Versuch brauchst du deinen perfekten Stromkreis aus dem Versuch S2. Schneide von dem isolierten Draht ein weiteres 20 cm langes Stück ab und entferne vorsichtig mit dem Messer auf jeder Seite des Drahtstückes ungefähr 1 cm von der Kunststoffisolierung. Befestige an einer Seite des Drahtes eine Krokodilklemme und wickle das andere Drahtende um den Kopf einer Versandtaschenklammer. Entferne nun einen der Drähte aus deinem perfekten Stromkreis von der Batterie und klemme stattdessen deinen neuen Draht mit der Krokodilklemme am Batteriehalter fest. Du hast nun zwei freie Drahtenden: eins mit Versandtaschenklammer und eins mit Krokodilklemme. Dazwischen soll der Schalter eingebaut werden. Stecke zwei Nägel in den Schaumstoffblock. Sie sollen etwa 1 cm auseinander stehen. Zwicke die Krokodilklemme an einem der Nägel fest. Klemme die Versandtaschenklammer mit den beiden Enden an den zweiten Nagel, so dass du sie hin und her bewegen kannst. So kannst du eine Verbindung mit dem ersten Nagel herstellen und das Licht ein- und ausschalten! Lasse dir weitere Schalter einfallen, zum Beispiel einen, der wie ein Klingelknopf funktioniert, oder einen, der aus Büroklammern besteht. 14 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

18 Aus eins mach zwei S4 Warum werden elektrische Geräte nur mit einem einzigen Kabel an die Steckdose angeschlossen? Aufgabe Untersuche das dicke graue Kabel und schließe damit eine Glühlampe an die Batterie an. Material 1 Glühlampe 1 Lineal 1 Lampenfassung 1 Messer 1 Schraubendreher 1 Schere 1 Graues (zweiadriges) Kabel 1 Batteriehalter 4 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Batterie Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 17

19 S4 Aus eins mach zwei Aufbau und Durchführung Schneide von dem grauen Kabel ein 20 cm langes Stück ab. Sieh dir die Schnittfläche an. Was erkennst du? Entferne nun mit Hilfe des Messers an beiden Enden zunächst etwa 5 cm von der grauen Kunststoffisolierung, so dass die inneren Kabel frei liegen. Schäle als nächstes an allen vier inneren Kabelenden mit dem Messer jeweils 2 cm der Isolierung ab. Pass dabei auf, dass du dich nicht an den dünnen Drähten piekst. Befestige die Krokodilklemmen an den Kabelenden. Schließe mit deinem so vorbereiteten Kabelstück die Glühlampe an die Batterie an. Beobachtung Beschreibe das graue Kabel. Was ist der Unterschied zu den Kabeln, die du bisher für deine Versuche verwendet hast? Auswertung Warum brauchen elektrische Geräte gewöhnlich nur mit einem Kabel an das Stromnetz angeschlossen zu werden, und nicht, wie du es in den vorigen Versuchen getan hast, mit zwei Kabeln? 18 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

20 Eine batteriebetriebene Heizung S5 Wie kann man mit Strom heizen? Aufgabe Miss mit einem Thermometer die Temperatur an einem stromdurchflossenen Draht. Material 1 Batteriehalter 1 Batterie 2 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Schraubendreher 1 Rolle Konstantandraht 1 Thermometer 1 Schere 1 Lineal Klebeband Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 19

21 S5 Eine batteriebetriebene Heizung Aufbau und Durchführung Schneide von dem Draht ein 50 cm langes Stück ab. Lege die Batterie in den Batteriehalter und achte darauf, dass + und am richtigen Ende sind. Befestige an beiden Enden des Drahtes Krokodilklemmen. Wickle den Draht etwa zehn Mal um den unteren Teil des Thermometers, in dem die rote Thermometerflüssigkeit enthalten ist. Die Drahtenden mit den Krokodilklemmen sollen danach noch ungefähr 15 cm lang sein. Du kannst den Draht mit einem Klebstreifen am Thermometer festkleben, damit er sich nicht wieder abwickelt. Lies die Temperatur am Thermometer ab und schreibe sie auf. Klemme nun die beiden Krokodilklemmen am Batteriehalter fest. Beobachte die Temperaturskala am Thermometer. Warte etwa zwei Minuten, schreibe dir wieder die Temperatur auf, und entferne die Krokodilklemmen vom Batteriehalter. Beobachtung Temperatur am Anfang:... Temperatur am Ende: PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

22 Eine batteriebetriebene Heizung S5 Auswertung Was kann mit einem Draht passieren, durch den elektrischer Strom fließt? Erkläre, wie ein Toaster funktioniert. Kennst du weitere elektrische Geräte, die Wärme erzeugen? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 21

24 Der Weg des Stroms S6 Kann der Strom überall lang fließen? Aufgabe Prüfe, durch welche Gegenstände der Strom hindurchfließen kann. Material 1 Batteriehalter 1 Isolierter Draht 1 Batterie 1 Schere 1 Messer 1 Lineal 1 Nagel 1 Büroklammer 6 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Schraubendreher Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien, die man zwischen zwei Krokodilklemmen einklemmen kann, zum Beispiel Stofffetzen, Bleistift, Glasscherbe, Münzen, Schmuck, Löffel, Gürtelschnalle, Kreidestück, Stricknadel oder Papier. Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 23

25 S6 Der Weg des Stroms Aufbau und Durchführung Baue einen Stromkreis auf, mit dem du prüfen kannst, ob verschiedene Gegenstände den elektrischen Strom leiten. Lege die Batterie in den Batteriehalter und achte darauf, dass + und am richtigen Ende sind. Schraube die Glühbirne in die Lampenfassung. Schneide von dem isolierten Draht drei Stücke ab, die etwa 15 cm lang sind, und entferne mit dem Messer an allen sechs Drahtenden 1 cm von der Isolierung. Befestige an den Drahtenden Krokodilklemmen. Verbinde Glühlampe und Batterie. Du hast jetzt noch zwei freie Drahtenden mit Krokodilklemmen, zwischen denen du Gegenstände befestigen kannst. Teste, was passiert, wenn du die verschiedenen Prüfgegenstände in deinen Stromkreis einspannst. Beobachtung Was geschieht, wenn du deine Testgegenstände in den Stromkreis einspannst? Testgegenstand Was passiert? 24 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

26 Der Weg des Stroms S6 Auswertung Woran erkennst du, ob ein Gegenstand den elektrischen Strom leitet? Welche Materialien leiten den elektrischen Strom und welche nicht? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 25

28 Mehr Lampen mehr Licht? S7 Wie kann man zwei Lampen an eine Batterie anschließen? Aufgabe Finde Möglichkeiten, zwei Glühlampen an eine Batterie anzuschließen, so dass sie beide leuchten. Material 2 Glühlampen 1 Batteriehalter 2 Lampenfassungen 1 Batterie 1 Schere 1 Messer 1 Isolierter Draht 1 Lineal 8 Krokodilklemmen mit Klemmschraube 1 Schraubendreher Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 27

29 S7 Mehr Lampen mehr Licht? Aufbau und Durchführung Schneide von dem isolierten Draht vier etwa 20 cm lange Stücke ab. Entferne an den Enden 1 cm von der Kunststoffisolierung und befestige die Krokodilklemmen. Baue nun Stromkreise auf, in denen beide Lampen leuchten. (Psst! Geheimtipp: Es gibt drei Möglichkeiten.) Beobachtung Zeichne alle Möglichkeiten auf, die du gefunden hast. Wenn du einen Schaltplan zeichnen willst wie ein Fachmann, dann kannst du folgende Symbole verwenden: für Leitung für Lampe für Batterie 28 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

30 Mehr Lampen mehr Licht? S7 Leuchten die Lampen genauso hell, als wenn du bloß eine Lampe an die Batterie anschließt?. Auswertung Der Elektriker verwendet für die verschiedenen Arten, zwei Glühlampen an eine Batterie anzuschließen, die Fachbegriffe Reihenschaltung und Parallelschaltung. Welcher Begriff gehört zu welcher von deinen Schaltungen? Schreibe die Begriffe an deine Zeichnungen. In welcher Schaltung sind die elektrischen Christbaumkerzen einer Lichterkette angeordnet? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 29

32 Der Magnetprüfautomat S8 Welche Stoffe werden von einem Magneten angezogen? Aufgabe Prüfe, welche Gegenstände von einem Magneten angezogen werden. Material 2 Magnete, 50 mm 1 Schere 1 Klebeband 1 Schachtel Büroklammern Zusätzlich wird benötigt Deckel der Aufbewahrungsbox Verschiedene Münzen Sammlung kleiner metallischer und nichtmetallischer Gegenstände Schmirgelpapier Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 31

33 S8 Der Magnetprüfautomat Aufbau und Durchführung Klebe die beiden Magnete waagrecht auf die Deckeloberseite der Experimentierbox, so dass sie sich etwa in der Mitte befinden und zwischen ihnen eine Öffnung von 3 cm vorhanden ist. Lehne den Deckel gegen die Box und lasse verschiedene Münzen und kleine Gegenstände die Schräge hinunter durch die Öffnung gleiten. Welche Gegenstände können die Öffnung passieren und welche nicht? Reibe den Rand einer 1-Cent-Münze eine Weile kräftig auf Schmirgelpapier. Was stellst du fest? Beobachtung Gegenstände, die durch die Öffnung gleiten Gegenstände, die hängen bleiben 32 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

34 Der Magnetprüfautomat S8 Was erkennst du, wenn du die 1-Cent-Münze ein Stück abgeschliffen hast? Auswertung Aus welchem Material sind Gegenstände, die von einem Magneten angezogen werden? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 33

36 Die Stärke des Magneten S9 Wo ist die Magnetwirkung am stärksten? Aufgabe Untersuche, wie stark dein Magnet ist und wo seine Wirkung am größten ist. Material 1 Magnet, 50 mm 1 Nagel 1 Schachtel Büroklammern Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 35

37 S9 Die Stärke des Magneten Aufbau und Durchführung Schütte die Büroklammern aus der Schachtel auf den Tisch und versuche, möglichst viele von ihnen mit dem Magneten aufzusammeln. Wer schafft die meisten? Halte einen Nagel mit dem Kopfende an verschiedene Stellen des Magneten und prüfe, wo er angezogen wird. Versuche dasselbe mit einer Büroklammer. Beobachtung Wie viele Büroklammern konntest du mit dem Magneten aufsammeln? Wo sind die meisten Büroklammern hängen geblieben? Wo wird der Nagel angezogen und wo die Büroklammer? Auswertung Wo ist die Kraft des Magneten am stärksten? 36 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

38 Fernwirkung S10 Wie weit reicht die Kraft des Magneten? Aufgabe Probiere, auf welche Entfernung sich die Wirkung des Magneten bemerkbar macht. Material 1 Magnet, 50 mm 1 Lineal 1 Rolle Bindfaden 1 Schachtel Büroklammern 1 Schere Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 37

39 S10 Fernwirkung Aufbau und Durchführung Schneide ein etwa 20 cm langes Stück Bindfaden zu und binde es an einem Ende einer Büroklammer fest. Halte den Magneten senkrecht, so dass ein Ende nach oben und das andere nach unten zeigt und hänge die Büroklammer mit dem Faden nach unten an den Magneten. Ziehe nun vorsichtig an dem Bindfaden. Was geschieht? Lege das Lineal vor dich auf den Tisch und setze den Magneten mit einem Ende an den Nullpunkt. Schiebe eine Büroklammer entlang des Lineals auf das Magnetende zu. Lies die Entfernung ab, aus der die Büroklammer angezogen wird. Halte den Magneten wieder senkrecht, lasse einen Mitschüler ein Blatt Papier darunter halten und versuche, eine Büroklammer daran zu hängen. Wiederhole den Versuch mit verschiedenen Gegenständen unterschiedlicher Dicke. Hänge an den senkrecht gehaltenen Magneten eine Büroklammer. Halte eine weitere Büroklammer an das untere Ende der ersten. Versuche, eine Kette aus möglichst vielen Büroklammern zu bilden. Beobachtung Was geschieht, wenn du die Büroklammer vorsichtig am Faden von dem Magneten wegziehst? Aus welcher Entfernung wird die Büroklammer vom Magneten angezogen? 38 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

40 Fernwirkung S10 Was passiert, wenn du verschiedene Gegenstände zwischen Magnet und Büroklammer hältst? Wie viele Büroklammern kannst du aneinander hängen? Auswertung Warum brauchst du eine Büroklammer nicht direkt an den Magneten zu halten, um seine Wirkung zu zeigen? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 39

42 Magnetische Muster S11 Welche Form hat das magnetische Feld? Aufgabe Mache die magnetischen Felder von verschiedenen Anordnungen aus Magneten, Nagel und Büroklammern sichtbar. Material 2 Magnete, 50 mm 1 Dose Eisenpulver 1 Schachtel Büroklammern 1 Nagel Zusätzlich wird benötigt 1 Bogen weißes DIN A3 Papier Deckel der Aufbewahrungsbox Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 41

43 S11 Magnetische Muster Aufbau und Durchführung Lege einen Magneten in die Vertiefung im Deckel der Aufbewahrungsbox und decke ein weißes DIN A3 Papier darüber. Tausche den geschlossenen Deckel der Eisenpulverdose gegen den mit den Löchern aus und streue eine dünne Schicht Eisenpulver gleichmäßig auf das Papier. Klopfe vorsichtig an die Seite des Papierbogens. Was geschieht? Nimm den Papierbogen herunter, aber pass auf, dass nichts von dem Pulver verloren geht. Nun lege den zweiten Magneten in den Deckel. Drehe die Magneten so, dass sie sich im Abstand von 3-4 cm mit den Enden gegenüber liegen und sich anziehen. Decke den Papierbogen mit dem Eisenpulver darüber und klopfe wieder leicht an die Seite, so dass sich das Pulver anordnen kann. Wiederhole den Versuch, aber drehe einen der beiden Magneten um, so dass sie sich abstoßen. Sollte das Eisenpulver inzwischen nicht mehr gleichmäßig genug auf dem Papier verteilt sein, fülle es in den Streuer zurück und bestreue das Papier neu. Nimm die beiden Magnete weg, lege dafür einen Eisennagel in den Deckel und beobachte, wie sich das Eisenpulver nun anordnet. Lege einen Magneten dazu, so dass der Nagel angezogen wird. Welches Muster bildet sich nun aus? Beobachtung Zeichne jeweils die Muster, die sich im Eisenpulver gebildet haben: 1. für einen Magneten, 2. für zwei Magnete, die sich anziehen, 3. für zwei Magnete, die sich abstoßen, 4. für einen Eisennagel und 5. für einen Nagel, der von einem Magneten angezogen wird. 42 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

44 Magnetische Muster S11 Was fällt dir auf, wenn du das Muster des Eisennagels erst ohne und dann mit Magnet betrachtest? Auswertung Was zeigen dir die Muster im Eisenpulver an? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 43

46 Eine unsichtbare Kraft S12 Welche Kraft beeinflusst einen Magneten? Aufgabe Untersuche, ob sich ein frei beweglicher Magnet in eine bestimmte Richtung orientiert. Material 2 Magnete, 50 mm 1 Kompass 1 Glasstab 1 Rolle Bindfaden 1 Petrischale 1 Bogen Moosgummi 1 Schere 1 Lineal 2 Markierungspunkte, rot 2 Markierungspunkte, grün 1 Laborschreiber Zusätzlich wird benötigt Aufbewahrungsbox Wasser Bogen weißes DIN A4 Papier Abbildung 1 Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 45

47 S12 Eine unsichtbare Kraft Aufbau und Durchführung Nimm beide Schäume aus der Aufbewahrungsbox. Lege den Glasstab über eine Ecke der Box. Knote den Bindfaden an einem Magneten fest und hänge ihn so an dem Glasstab auf, dass er frei baumeln kann. Warte, bis der Magnet nicht mehr hin und her schwingt. Achte darauf, in welche Richtung er zeigt. Drehe ihn ein Stück aus dieser Lage weg. Was geschieht? Lege das Unterteil der Petrischale auf den Bogen Moosgummi, zeichne mit dem Laborschreiber einen Kreis um sie herum und schneide den Kreis aus. Tipp: Man kann Moosgummi sparen, indem man den Kreis möglichst am Rand des Bogens zeichnet. Schneide den Kreis nun ein Stück kleiner. Markiere dazu mehrere Hilfspunkte, die jeweils einen halben Zentimeter vom Rand entfernt sind, und schneide an ihnen entlang. Fülle die Plastikschale mit Wasser und lasse deine Moosgummischeibe darauf schwimmen. Lege einen Magneten ganz vorsichtig in die Mitte der Scheibe. Drehe die Scheibe mit dem Magneten ein Stück und beobachte, was passiert. Sieh dir an, in welche Richtung die Kompassnadel zeigt. Drehe den Kompass. Was fällt dir auf? Baue dir ein Modell für das Erdmagnetfeld: Lege den Magneten auf den Bogen DIN A4 Papier und stülpe die Petrischale darüber (du solltest sie vorher abgetrocknet haben). Streue möglichst dünn und gleichmäßig Eisenpulver über die Schale und das Papier. Sieh dir das Muster an. 46 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

48 Eine unsichtbare Kraft S12 Beobachtung Was geschieht, wenn du den ruhig hängenden Magneten ein Stück aus seiner Lage auslenkst? Was beobachtest du, wenn du die Moosgummischeibe mit dem Magneten darauf ein Stück drehst? Was fällt dir auf, wenn du den hängenden Magneten, den schwimmenden Magneten und die Kompassnadel betrachtest? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 47

49 S12 Eine unsichtbare Kraft Auswertung In welche Richtung zeigt eine Kompassnadel? Warum drehen sich die Kompassnadel und die Magnete in eine bestimmte Richtung? Zeichne das Erdmodell und das entstandene Muster aus Eisenpulver. Kennzeichne auch Nord- und Südpol. Male einen Kompass dazu und überlege, in welche Richtung die Kompassnadel zeigen muss. Wie verlaufen die Magnetfeldlinien der Erde? Kennzeichne die Nordpole des Magneten und des Kompass mit roten Punkten, die Südpole mit grünen Punkten. Dazu musst du wissen, wo Norden und wo Süden ist. (Tipp: Im Osten geht die Sonne auf, im Süden nimmt sie ihren Lauf, im Westen wird sie untergehen, im Norden ist sie nie zu sehen.) So vorbereitet kannst du sie direkt für den nächsten Versuch S 13 verwenden. 48 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

50 Für Pfadfinder und Seebären S13 Wie findet man mit einem Kompass den Weg? Aufgabe Finde heraus, wie ein Kompass funktioniert und wie man ihn verwendet. Material 1 Kompass 1 Rundfilter 1 Lineal 1 Büroklammer Klebeband Zusätzlich wird benötigt Bleistift Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 49

51 S13 Für Pfadfinder und Seebären Aufbau und Durchführung Lege den Kompass auf den Tisch und betrachte die Ausrichtung der Nadel. Wenn noch andere Schülergruppen gerade diesen Versuch machen, könnt ihr euch alle hinstellen, mit ausgebreiteten Armen die Richtung eurer Kompassnadeln anzeigen und vergleichen. Drehe den Kompass und schiebe ihn auf dem Tisch hin und her. Beobachte dabei die Nadel. Nimm die Büroklammer und nähere sie der Kompassnadel. Was passiert? Falte einen Rundfilter drei Mal, so wie in der Abbildung gezeigt. Ziehe die Faltlinien mit Lineal und Bleistift nach. Markiere dann die Himmelsrichtungen. Du hast nun eine sogenannte Windrose. Klebe den Kompass richtig auf die Windrose, so dass die gefärbte Seite der Nadel nach Norden zeigt. Versuche, mit Hilfe von Kompass und Windrose einen Weg zu finden, den dir ein Mitschüler sagt, zum Beispiel: Gehe drei Schritte in nordöstlicher Richtung, dann zwei Schritte nach Südost, wieder drei Schritte nach Osten, zwei nach Süden... und so weiter. Abbildung 2 50 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

52 Für Pfadfinder und Seebären S13 Beobachtung Wie verhält sich die Kompassnadel, wenn man einen Kompass verschiebt oder dreht? Was passiert, wenn man eine Büroklammer in die Nähe von einem Kompass hält? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 51

53 S13 Für Pfadfinder und Seebären Auswertung Warum zeigt eine Kompassnadel immer nach Norden? Warum soll man einen Kompass nicht in die Nähe von Metall oder von einem anderen Magneten halten? Wie kann man mit einem Kompass den Weg finden? 52 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

54 Gegensätze ziehen sich an S14 Stoßen sich zwei Magnete gegenseitig ab, oder ziehen sie sich an? Aufgabe Probiere aus, wie sich zwei Magnete zueinander verhalten. Material 2 Magnete, 50 mm 1 Lineal 1 Kompass 1 Nagel 2 Markierungspunkte, rot 1 Wagen 2 Markierungspunkte, grün Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 53

55 S14 Gegensätze ziehen sich an Aufbau und Durchführung Für diesen Versuch müssen die Magnete mit den Markierungspunkten versehen werden. Dazu näherst du sie nacheinander der gefärbten Seite der Kompassnadel (Abb. 1). Bleibt der Nordpol des Kompass auf den Magneten gerichtet, so handelt es sich um den Südpol des Magneten, und du klebst einen grünen Markierungspunkt auf. Dreht sich die Kompassnadel um, so dass ihr Südpol zum Magneten zeigt, so hat man den Nordpol des Magneten erkannt und kann ihn mit einem roten Punkt versehen. Lege einen der markierten Magnete in den kleinen Wagen. Halte den zweiten Magneten in kurzem Abstand vor, hinter, neben und über den Wagen. Drehe den Magneten um und probiere dasselbe. Was beobachtest du? Lasse den Magneten nun in eine Ecke des Wagens rutschen. Nimm den zweiten Magneten und versuche, ihn über dem anderen schweben zu lassen (Abb.2). (Tipp: Es geht besser, wenn du den Wagen dazu erst ein wenig schräg hältst.) Lege das Lineal vor dich auf den Tisch und setze den Magneten mit einem Ende an den Nullpunkt. Schiebe einen Nagel entlang des Lineals auf das Magnetende zu. Lies die Entfernung ab, aus der er angezogen wird, und notiere sie. (Abb.3) Lege nun den zweiten Magneten über den ersten, so dass der grüne Pol über dem roten liegt, und wiederhole den Versuch. Drehe den oberen Magneten um, so dass die gleichfarbigen Pole übereinander liegen. Du musst die beiden fest zusammen drücken, damit das klappt. Notiere wieder die Entfernung. 54 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

56 Gegensätze ziehen sich an S14 Beobachtung Was beobachtest du, wenn du den Magneten an verschiedene Stellen in der Nähe des Wagens hältst? Was passiert, wenn du den Magneten umdrehst? Was musst du tun, damit der Magnet schwebt? Notiere die Entfernungen, aus denen der Nagel angezogen wird. Anordnung Entfernung 1 Magnet 2 Magnete mit unterschiedlichen Polen übereinander 2 Magnete mit gleichen Polen übereinander PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 55

57 S14 Gegensätze ziehen sich an Auswertung Stelle eine Regel auf, wie zwei Magneten aufeinander wirken können: Gleichartige Pole... Ungleichartige Pole... Sind zwei Magnete stärker als einer? Erkläre deine Antwort. 56 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

58 Simsalabim S15 Kann man einen Nagel in einen Magneten verwandeln? Aufgabe Magnetisiere einen Nagel und untersuche sein Verhalten. Material 1 Magnet, 50 mm 1 Petrischale / Plastikschale 2 kleine Nägel 1 Schere 1 Lineal Zusätzlich wird benötigt Blatt Papier Bleistift Wasser Abbildung PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 57

59 S15 Simsalabim Aufbau und Durchführung Schneide aus dem Bogen Papier ein Rechteck aus, das 10 cm lang und 8 cm breit ist, und falte ein kleines Papierschiffchen daraus. Stecke den Nagel durch das Segel. Ganz leicht geht s, wenn du das Segel mit der Schere ein bisschen einritzt. Fülle die Plastikschale mit Wasser und setze das Schiff hinein. Stoße es leicht an und beobachte, ob es sich in eine bestimmte Richtung dreht. Nimm das Papierschiffchen wieder aus dem Wasser, bevor es ganz durchweicht ist, und ziehe den Nagel aus dem Segel. Halte den Nagel an den zweiten Nagel und probiere, ob sie sich anziehen. Jetzt geht das Magnetisieren los: Streiche mit einem Pol des Magneten etwa 20 Mal von der Mitte des Nagels zur Spitze hin. Immer wenn du den Magneten wieder zur Mitte führst, dann achte darauf, dass du dabei ein Stück Abstand zum Nagel hältst. Stecke den Nagel wieder durch das Segel, lasse das Schiffchen schwimmen, und beobachte, in welche Richtung es fährt. Ziehe den Nagel aus dem Segel, und halte ihn wieder an den zweiten Nagel. Entmagnetisiere den Nagel nun. Ziehe dazu den Magneten den ganzen Nagel entlang, vom Kopf bis zur Spitze, und dann wieder zurück. Bewege ihn dabei erst sehr dicht am Nagel, dann in immer größerer Entfernung. Wiederhole den Vorgang einige Male. Teste, ob das Entmagnetisieren gelungen ist. Abbildung 2 58 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

60 Simsalabim S15 Beobachtung Wie verändert sich die Fahrtrichtung des Schiffes, wenn du den Nagel magnetisiert hast? Vor dem Magnetisieren... Nach dem Magnetisieren... Was beobachtest du, nachdem du den Nagel wieder entmagnetisiert hast? PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved 59

61 S15 Simsalabim Auswertung Entscheide, welche Aussagen stimmen und welche nicht. Hat einen Nordpol und einen Südpol. Zieht einen Eisennagel an. Wird von einem Magneten angezogen. Kann magnetisiert oder entmagnetisiert werden. Kann als Kompassnadel verwendet werden. Richtet sich nicht nach dem Erdmagnetfeld. Eisennagel Magnetisierter Eisennagel Magnet 60 PHYWE Systeme GmbH & Co. KG All rights reserved

62 Phywe Systeme GmbH & Co. KG Robert-Bosch-Breite 10 D Göttingen Telefon: +49 (0) Fax: +49 (0)