Lehrer-/Dozentenblatt Magnetisieren und Entmagnetisieren Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Die Schüler erkennen, wie man Eisengegenstände magnetisieren und entmagnetisieren kann und sind in der Lage, diese Vorgänge mit Hilfe der Vorstellung von Elementarmagneten zu erklären. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Die verwendeten Drahtstücke sollten den Schülern im unmagnetischen Zustand übergeben werden. Um eventuell noch vorhandenen Restmagnetismus zu beseitigen, empfiehlt es sich, vor dem Unterricht alle einzusetzenden Drähte zu entmagnetisieren. Dafür eignet sich eine handelsübliche Entmagnetisierdrossel, wie sie für Tonköpfe von Recordern verwendet wird. Es genügt aber auch, die Drähte in eine Spule (zum Beispiel 1500 Windungen) zu geben, an diese eine Wechselspannung (ca. 10 V) anzulegen und die Spannung langsam und möglichst stetig auf 0 V herunterzuregeln. Die Kenntnisse über Elementarmagnete in ferromagnetischen Stoffen müssen bei den Schülern vorhanden sein, um die im Experiment geforderten Erklärungen vornehmen zu können. Auf die Möglichkeit der Entmagnetisierung durch Ausglühen sollte hingewiesen werden.
Magnetisieren und Entmagnetisieren Aufgabe und Material Aufgabe Wie können wir uns einen Magneten selbst herstellen? Stelle aus Eisendraht und aus Eisenpulver Magnete her. Entmagnetisiere die Gegenstände wieder. Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Magnet, d = 8 mm, l = 60 mm, Pole farbig 06317-00 1 2 Eisendraht, gekerbt, d = 1,2 mm, 2 kg 06343-03 1 3 Streuer mit Eisenpulver, 20 ml 06305-10 1 4 Taschenkompass 06350-00 1
Aufbau und Durchführung Aufbau Brich von dem gekerbten Eisendraht ein Stückchen ab, falls Du noch kein einzelnes Stückchen vorfindest (Abb. 1). Abb. 1 Prüfe, ob der gekerbte Eisendraht das kurze Drahtstück anzieht (Abb. 2). Dies darf nicht der Fall sein. Abb. 2 Lege den Kompass so auf den Tisch, dass er nicht von dem Magneten beeinflusst wird (vom Magnet mindestens 50 cm entfernt). Der Nordpol der Magnetnadel weist nach Norden. Durchführung Der gekerbte Eisendraht ist kein Magnet. Er zieht das kurze Drahtstück nicht an. Streiche einmal mit dem Nordpol (rot gekennzeichnet) des Magneten von oben nach unten an dem gekerbten Eisendraht entlang (Abb. 3). Prüfe nun, ob der Draht das kurze Drahtstück anzieht (Abb. 2) und schreibe deine Beobachtung im Protokoll auf.
Abb. 3 Untersuche mit dem Kompass, welche Pole sich an den Drahtenden herausgebildet haben (Abb. 4) und notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Abb. 4 Magnetisiere den Draht wie im ersten Teilversuch durch Darüberstreichen mit einem Magnetpol von oben nach unten. Hänge das kurze Drahtstück an das untere Ende des langen, gekerbten Drahtes. Nähere nun sehr langsam den zum Darüberstreichen verwendeten Magnetpol der Mitte des Drahtes bis auf etwa 10 mm (Abb. 5). Achte auf das hängende kurze Drahtstück. Abb. 5 Überprüfe anschließend, ob der Draht das kurze Drahtstück noch anzieht. Schreibe das Beobachtete auf. Zum Entmagnetisieren muss man die Elementarmagnete wieder in "Unordnung" bringen. Magnetisiere zunächst den Draht wie oben beschrieben. Bewege dann einen Pol des Stabmagneten mehrfach parallel zum Draht, zunächst sehr dicht, dann in immer größerer Entfernung (Abb. 6).
Abb. 6 Prüfe, ob der Draht noch magnetisch ist. Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Klopfe mehrmals mit dem Nordpol des Magneten an den Deckel der liegenden Eisenpulverdose (Abb. 7). Für diesen Versuch den Deckel ohne Löcher benutzen! Abb. 7 Lege den Magnet weit vom Kompass weg und nähere die Dose mit dem Deckel von der Seite (von Osten oder von Westen) dem Kompass (Abb. 8). Die Dose nuss dabei waagerecht bleiben und vorsichtig bewegt werden. Abb. 8 Beobachte die Kompassnadel. Klopfe mehrmals mit dem Südpol des Magneten an den Deckel der Dose und nähere sie in gleicher Weise dem Kompass. Schüttle die Dose kurz durch und nähere sie dann wieder in der beschriebenen Weise dem Kompass. Schreibe deine Beobachtungen auf.
Protokoll: Magnetisieren und Entmagnetisieren Ergebnis - Beobachtungen 1 (10 Punkte) Zieht der Draht nun das kurze Drahtstück an? Ergebnis - Beobachtungen 2 (10 Punkte) Welche Magnetpole haben sich am oberen und unteren Drahtende herausgebildet?
Ergebnis - Beobachtungen 3 (10 Punkte) Was ist zu beobachten, wenn man den Magnet der Mitte des Drahtes nähert? Ergebnis - Beobachtungen 4 (10 Punkte) Ist der Draht noch magnetisch?
Ergebnis - Beobachtungen 5 (10 Punkte) In welchen Fällen hat die Magnetnadel deutlich auf die Annäherung der Dose reagiert? Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Erkläre die im ersten Teilversuch festgestellte Veränderung an dem Eisendraht. Gehe dabei davon aus, dass der Eisendraht aus vielen kleinen Elementarmagneten aufgebaut ist, die vor dem Versuch völlig unregelmäßig ausgerichtet waren.
Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Erkläre, wie es zu der Anordnung der Pole an dem Draht gekommen ist, die beim zweiten Teilversuch festgestellt wurde. Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Wie kann man das Entmagnetisieren des Drahtes erklären?
Auswertung - Frage 4 (10 Punkte) Das Eisenpulver kann man sich als ein Modell für einen Eisenkörper vorstellen, wobei die Teilchen des Eisenpulvers den Elementarmagneten entsprechen würden. Erkläre damit die Beobachtungen mit dem Eisenpulver.