Feldlinienmodell magnetischer Felder

Jennifer ist ins Labor von „Doc McNet“ eingedrungen, um seine neuesten Erfindungen auszuspähen. Sie hat diesen Hinweis, um die Tür zu den Entwürfen zu öffnen, ohne die Fallen auszulösen. Aber wie ist das bloß zu verstehen? Bei der Lösung des Rätsels hilft es, das „Feldlinienmodell magnetischer Felder“ zu verstehen. Zur Erinnerung: Magnete sind Körper, die einen magnetischen Nord- und Südpol haben, und andere Magnete anziehen, oder abstoßen. Sie können außerdem „magnetisierbare“ Körper, zum Beispiel aus Eisen, anziehen. All das klappt, ohne dass sich die Körper dabei berühren! Allerdings kann der Abstand nicht beliebig groß sein. Ab einer bestimmten Distanz bewegen sich die beiden Magnete nicht mehr aufeinander zu. Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, scheint nur in einem bestimmten RAUM um ihn herum zu wirken. Dieser Raum wird „magnetisches Feld“ genannt. Das magnetische Feld ist der „Wirkungsbereich“ eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Mithilfe sogenannter „Feldlinien“ kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Aber Achtung! Solche Linien sind nur ein Hilfsmittel, um die magnetische Kraftwirkung zu verdeutlichen – sie existieren nicht wirklich. Man spricht daher vom „Feldlinienmodell“. Diese Modellvorstellung ist aber ziemlich praktisch, denn anhand der Feldlinien können einige Eigenschaften der magnetischen Kraft dargestellt werden: Je dichter die Feldlinien an einem Ort beieinander liegen, desto stärker wirkt die magnetische Kraft an diesem Ort. Also ist das Magnetfeld hier direkt an den Polen stärker als beispielsweise hier außen. Die Pfeilspitzen der Feldlinien geben die Richtung der Kraft an, die auf den magnetischen Nordpol eines anderen Magneten wirkt. Deshalb zeigen die Feldlinien immer vom eigenen Nordpol des Magneten „weg“ und zu dessen Südpol „hin“. Sie sind in sich geschlossen und laufen auch durch den Magneten hindurch – es gibt also weder Anfang noch Ende. Magnetische Feldlinien überschneiden sich dabei nie, egal wie dicht sie beieinander liegen. Wenn wir einen drehbaren Magneten, wie zum Beispiel eine Kompassnadel, zur Hand nehmen, können wir die magnetische Kraftrichtung an verschiedenen Orten sichtbar machen. Bringen wir die Kompassnadel in das Magnetfeld, richtet sie sich längs der Feldlinien aus. Und zwar so, dass der Nordpol der Kompassnadel in Richtung der Feldlinien weist. Bringen wir sie an eine andere Stelle, dreht sich die Nadel entsprechend. Das macht auch deutlich, was bei einer „Magnetisierung“ passiert. Bringen wir nämlich ein Stück Eisen in das Magnetfeld, richten sich die „Elementarmagnete“ in seinem Inneren aus – so wie kleine Kompassnadeln. Durch diese Ausrichtung wird das Eisenstück „magnetisiert“ – es hat also nun ebenfalls einen magnetischen Nord- und Südpol. Die Richtung und Stärke eines Magnetfeldes können auch mit dem „Eisenspanexperiment“ veranschaulicht werden. Dabei werden feine Eisenspäne vorsichtig um einen Stabmagnet herum ausgestreut. Sie richten sich sofort entlang der Feldlinien aus. Neben dem Stabmagnet gibt es noch andere Bauformen, wie zum Beispiel den „Ringmagnet“, oder den „Hufeisenmagnet“. Aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Pole wird jeweils ein ganz „eigenes“ Magnetfeld ausgebildet. Aber natürlich funktioniert das Eisenspanexperiment auch hier. Du siehst also, dass die Feldlinien ganz gut darstellen können, was das magnetische Feld tatsächlich bewirkt. Bevor wir uns anschauen, wie Jennifer dieses Wissen weiterhilft, fassen wir das Wichtigste noch einmal zusammen. Jeder Magnet ist von einem Magnetfeld umgeben. Das Magnetfeld ist der „Wirkungsbereich“ des Magneten und vermittelt die magnetische Kraftwirkung. Veranschaulicht werden kann es mit dem „Feldlinienmodell“. Die Feldlinien zeigen dabei vom Nordpol zum Südpol und geben die Kraftrichtung an. Sie sind in sich geschlossen und überschneiden sich nicht. Je dichter die Feldlinien beieinander liegen, desto stärker ist die Kraftwirkung. Die Feldlinien sind allerdings nur ein Modell zur Veranschaulichung, sie sind nicht real. Zurück zu Jennifer! Welche Taste führt nun zum Ziel? Mal sehen, was die Eisenspäne sagen. Ah ja! Die Hufeisenform! Aber. Doc?