Feldlinienmodell magnetischer Felder

Feldlinienmodell magnetischer Felder Übung

• Beschreibe das magnetische Feld.

  Tipps

  Ein Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben.

  Lösung

  Magneten:
  Magneten sind Körper, die einen magnetischen Nordpol und Südpol haben. Sie ziehen andere Magneten an oder stoßen sie ab. Außerdem können sie magnetisierbare Körper anziehen.

  Magnetfeld:
  Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.

  Feldlinien:
  Das Magnetfeld an sich ist in der Realität nicht sichtbar. Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden.

  
  

  Somit können wir folgende Sätze bilden:

  • Magneten üben eine Kraft auf andere Magneten aus.
  • Das Magnetfeld ist in der Realität nicht sichtbar.
  • Den Wirkungsbereich eines Magneten nennt man Magnetfeld.
  • Magnetische Feldlinien veranschaulichen das magnetische Feld.

• Vervollständige die Regeln zu magnetischen Feldlinien.

  Tipps

  Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.
  Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden.

  Hier siehst du das Feldlinienbild eines Stabmagneten.

  Lösung

  Magneten haben eine Kraftwirkung aufeinander und auf andere magnetisierbare Stoffe.
  Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.

  Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Dabei handelt es sich um ein Modell – Feldlinien sind also nicht real.

  Für dieses Modell gelten folgende Regeln:

  • Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
  • Feldlinien sind geschlossen.
  • Feldlinien schneiden sich nicht.
  • Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.

• Überprüfe die Feldlinienbilder der Magneten.

  Tipps

  Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.

  Feldlinien sind geschlossen und schneiden sich nicht.

  Lösung

  Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht als Modell dargestellt werden.

  Für dieses Modell der Feldlinien gilt:

  • Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
  • Feldlinien sind geschlossen.
  • Feldlinien schneiden sich nicht.
  • Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.

  Wir überprüfen die Feldlinien bei den Bildern:

  Feldlinienbild des Ringmagneten:
  Dieses Bild ist korrekt.

  Feldlinienbild des Hufeisenmagneten:
  Dieses Bild ist inkorrekt: Die Richtung der Feldlinien muss vom Nordpol zum Südpol zeigen. Hier ist es aber umgekehrt.

  Feldlinienbild des Stabmagneten (komplett):
  Dieses Bild ist ebenfalls inkorrekt: Zwei Feldlinien beim Südpol schneiden sich, was nicht sein darf.

  Feldlinienbild des Stabmagneten (Ausschnitt):
  Dieses Bild ist auch korrekt.

• Untersuche die magnetische Kraftwirkung an den einzelnen Positionen.

  Tipps

  Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.

  Die magnetische Wirkung ist an den Polen am größten.

  Lösung

  Magneten üben Kräfte auf andere Magneten und magnetisierbare Gegenstände aus. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben.

  Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Dabei gelten folgende Regeln:

  • Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
  • Feldlinien sind geschlossen.
  • Feldlinien schneiden sich nicht.
  • Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.

  Um Aussagen über die Kraftwirkung an den einzelnen Positionen zu treffen, müssen wir die letzte Regel berücksichtigen:

  • Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.

  Anhand des Feldlinienbildes erkennen wir, dass die magnetische Wirkung an den Polen am größten ist, also bei Position $3$. Dort, wo die Pole aufeinandertreffen, bei Position $4$, ist die Kraftwirkung hingegen gleich null. Bei Position $1$ sind die Feldlinien dichter als bei Position $2$. Somit ergibt sich folgende Reihenfolge (beginnend mit der kleinsten Kraftwirkung):

  • Position $4$
  • Position $2$
  • Position $1$
  • Position $3$

• Gib an, welche Gegenstände von einem Magnetfeld umgeben sind.

  Tipps

  Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.

  Papier ist beispielsweise nicht von einem magnetischen Feld umgeben.

  Lösung

  Magneten üben Kräfte auf andere Magneten und auf magnetisierbare Körper aus.
  Diese Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.
  Körper, die keine Magnete sind, sind auch nicht von einem magnetischen Feld umgeben.

  Folgende Körper sind von einem magnetischen Feld umgeben:

  • Hufeisenmagnet
  • Kompass (in ihm steckt ein Magnet)

  Folgende Körper sind nicht von einem magnetischen Feld umgeben:

  • Holz
  • Nagel

• Leite anhand der Abbildung Aussagen zum Erdmagnetfeld ab.

  Tipps

  Die Feldlinien verraten uns, wo der Nordpol und wo der Südpol des Erdmagnetfeldes ist. Denn wir wissen: Feldlinien verlaufen immer vom Nordpol zum Südpol.

  Diese Abbildung verrät dir, wie wir uns modellhaft das Erdmagnetfeld vorstellen können.

  Lösung

  Auch die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Dieses können wir uns modellhaft als Magnetfeld eines Stabmagneten vorstellen. Das kannst du anhand der abgebildeten Feldlinien erkennen.

  Die Feldlinien verraten uns auch, wo der Nordpol und wo der Südpol des Erdmagnetfeldes ist. Denn wir wissen: Feldlinien verlaufen immer vom Nordpol zum Südpol. Somit gilt:
  Das Erdmagnetfeld besitzt am geografischen Nordpol einen magnetischen Südpol. Am geografischen Südpol ist somit der magnetische Nordpol.
  Das liegt daran, dass festgelegt wurde, dass der Nordpol einer Magnetnadel auf der Erde der Pol ist, der in die geografische Nordrichtung zeigt. Erst später wurde erkannt, dass die Erde selbst von einem Magnetfeld umgeben ist.

  Übrigens: Geografische und magnetische Pole befinden sich nicht exakt am gleichen Ort, sondern stehen etwas schräg zueinander.

  Die magnetische Kraft ist an den Polen besonders groß, da hier die Feldlinien besonders dicht verlaufen.