10 3 Das Magnetfeld von Permanentmagneten Ein Magnet übt in seiner Umgebung auf Eisen, Kobalt und Nickel sowie auf andere Magnete eine Kraft aus. Diese kannst du mit einigen Experimenten näher untersuchen. Versuch: Lege auf einen Stabmagnet eine Platte aus Glas oder Karton und bestreue sie mit Eisenspänen. Was beobachtest du? Versuch: Stelle kleine Magnetnadeln an verschiedenen Stellen der Platte auf. Gib an, in welche Richtungen sich die Nadeln einstellen (Abb. 3.1). Die Magnetnadeln richten sich aus, und du kannst annähernd Linien erkennen. Sie zeigen die Wirkung und die Richtung der magnetischen Kraft auf die Eisenspäne an. Diese gedachten Linien heißen magnetische Feldlinien. Ihr Verlauf wurde erst durch die Eisenspäne sichtbar gemacht. Der Wirkungsbereich von magnetischen Kräften heißt magnetisches Feld (magnetic field). Genauere Untersuchungen zeigen, dass magnetische Feldlinien geschlossen sind. Ihre Richtung wird mit Pfeilen angedeutet und wurde so festgelegt, dass sie außerhalb des Magnets vom Nordpol zum Südpol verlaufen, im Magnet selbst vom Südpol zum Nordpol (Abb. 3.2). Sie beschreiben das Magnetfeld im Raum um den Magneten. Das magnetische Feld wird mit Feldlinien dargestellt. Mit ihrer Hilfe erhalten wir eine anschauliche Darstellung des magnetischen Feldes. So ist z. B. die gleichmäßige Anordnung der Feldlinien zwischen den Polen eines Hufeisenmagnets besonders auffällig (Abb. 3.3). Ein derartiges Feld nennt man homogenes1 Feld. Mit Hilfe von Feldlinien, die durch Eisenspäne sichtbar gemacht wurden, kannst du beobachten und beschreiben, ob und wie ein Raum von magnetischen Kräften freigehalten werden kann: Versuch: Lege zwischen die ungleichnamigen Pole zweier Stabmagnete einen Eisenring und streue Eisenspäne auf die darübergelegte Glasplatte (Abb. 3.4). Was beobachtest du? Im Inneren des Ringes bleiben die Eisenspäne ungeordnet. Eisen schirmt ein magnetisches Feld ab. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 3.1 Lege zwei Stabmagnete in etwa 10 cm Abstand so auf den Tisch, dass sie einander a) gleichnamige Pole, b) ungleichnamige Pole zuwenden. Lege eine Glas- oder Kartonplatte darüber und bestreue diese mit Eisenspänen. Beschreibe den Verlauf der Feldlinien! 1 homogen (griech.) … von einheitlicher Beschaffenheit Was ist ein Magnetfeld? 3.1 Feldlinienbild eines Stabmagnets. Die kleinen Magnetnadeln stellen sich in die Richtung der Feldlinien. Glasplatte Magnetnadel Stabmagnet Eisenspäne 3.2 Zweidimensionale Darstellung des Magnetfeldes eines Stabmagnets mittels Feldlinien N Die magnetischen Feldlinien verlaufen vom N-Pol zum S-Pol. Die magnetischen Feldlinien sind in sich geschlossen. S 3.3 Darstellung des magnetischen Feldes eines Hufeisenmagnets durch Feldlinien Eisenspäne Die Feldlinien verlaufen zwischen den Schenkeln parallel. 3.4 Eisen schirmt das magnetische Feld ab. Das magnetische Feld wird durch Feldlinien veranschaulicht. Eine frei bewegliche Magnetnadel dreht sich in die Richtung der magnetischen Kraftlinien. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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