Magnetismus
Magnetismus ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Magnete ziehen einander an, wie auch manche Metalle, auch durch andere Stoffe hindurch. Wir Menschen können Magnetismus nicht bewusst spüren oder sehen.
Magnetismus ist etwas, was die Wissenschaft schon sehr lange kennt und versteht. Doch für uns, die wir keine Naturwissenschaftler sind, sind Dinge, die wir nicht mit Händen fassen können, oft nicht so leicht begreifbar.
Wusstest du schon, dass ...
- jeder Magnet immer zwei unterschiedliche Pole hat - einen Nord- und einen Südpol?
- die Erde selbst der größte Magnet ist?
- Elektromagnete ein- und ausgeschaltet werden können?
Grundlagen des Magnetismus
Magnetismus ist ein physikalisches Phänomen, das sich als Kraftwirkung äußert. Diese Kräfte ereignen sich zwischen Magneten und magnetisierbaren Gegenständen. Oder etwas anders formuliert: Magnete üben Kräfte auf ferromagnetische Stoffe aus. Also auf all jene Stoffe, die Eisen, Kobalt oder Nickel beinhalten.
Schon die alten Griechen beobachteten, wie manche Steine (Magneteisensteine) Eisen anziehen – und es durch Berührung sogar selbst magnetisch machen konnten. Etwa zur selben Zeit verwendeten die Chinesen Magnete als Kompasse zur Navigation.
Heute werden Magnete in vielen Geräten eingesetzt, zum Beispiel im Fahrraddynamo.
Pole
Als Pole werden jene Stellen des Magneten bezeichnet, an denen seine Kräftewirkung am größten ist. Jeder Magnet hat zwei Pole; einen Nord – und einen Südpol. Ein Pol existiert niemals allein.
Wenn ein Magnet zerbrochen wird, entstehen zwei neue Magnete mit wieder jeweils zwei Polen. Zwischen den Polen zweier Magneten arbeiten eigene Kräfte. Es gilt immer: Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige ziehen einander an.
Magnete sind auch in der Lage durch nicht magnetisierbare Materialien hindurch zu wirken. So können sie ferromagnetische (siehe oben) Gegenstände sogar durch zB Papier, Stoff, Glas und Wasser hindurch anziehen.
Magnetfeld
Um den Magnet herum wirkt eine Kraft. Der Raumbereich um den Magnet, in dem diese Kraft wirkt, wird als Magnetfeld bezeichnet.
Feldlinien
Magnetische Feldlinien geben die Richtung und die Größe der magnetischen Kraftwirkung an. Sie können mit zB Eisenfeilspänen sichtbar gemacht werden. Wenn diese sich unter dem Einfluss eines Magneten befinden, ordnen sie in Ketten an, die den Feldlinien entsprechen. Anhand des Abstands zwischen benachbarten Feldlinien, ist es möglich die Stärke des Magnetfeldes zu messen.
Je dichter die Feldlinien, desto stärker ist das magnetische Feld. Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende. Sie verlaufen stets als geschlossene Bahnen.
Arten von Magneten
Wir unterscheiden zwischen Dauermagneten und Elektromagneten. Ein Elektromagnet kann durch eine Spule, einem inneren Eisenkern und Strom ein Magnetfeld erzeugen. Dieser kann im Gegensatz zum Dauermagneten (Permanentmagneten) einfach abgeschalten werden. Dazu muss man nur die Stromzufuhr unterbrechen.
Der Dauermagnet ist aus einem Rohstoff namens Magnetit gemacht und kann nicht abgeschaltet werden.
Formen von Magneten
Dauermagnete gibt es in verschieden Formen und Farben. Am häufigsten finden wir gebogene, kreisförmige oder ringförmige Magnete. Die stabförmigen werden Stabmagnete, die gebogenen Hufeisenmagnete genannt.
Magnetfeld der Erde
Unsere Erde umgibt ein Magnetfeld, das dem Feld eines enormen Stabmagneten gleicht. Wie genau es entsteht, darüber spekulieren Wissenschaftler heute noch. Wahrscheinlich durch Strömungen von flüssigem Eisen zwischen Erdmantel und Erdkern.
Merke: Der magnetische Südpol der Erde liegt im Norden, und der magnetische Nordpol im Süden. Allerdings fallen die Magnetpole nicht mit den tatsächlichen Polen zusammen. Das Magnetfeld der Erde ist aus mehreren Gründen wichtig, nicht zuletzt weil es einen Teil der kosmischen Strahlung (= Sonnenwinde) abschirmt.
Kompass
Der Kompass ist ein Messgerät mit dem du die Himmelsrichtung feststellen kannst. Der bekannteste ist wohl der Magnetkompass, der anhand des Erdmagnetfeldes den Norden bestimmt und somit auch die anderen Himmelsrichtungen.
Bei Kompassnadeln handelt es sich um sehr kleine, leichte und beweglich gelagerte Magnete, die sich entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes ausrichten.
Kompass basteln
Material
- Nagel
- Korken
- Magnete
- Schüssel mit Wasser und etwas Geschirrspülmittel
- Streiche mit einem Magneten mehrmals in die gleiche Richtung über den Nagel und stecke ihn durch einen kleinen Korken.
- Jetzt gib den Korken gemeinsam mit dem Nagel in eine Schüssel Wasser. Der Korken beginnt sich zu drehen und kommt in Nord-Süd-Richtung zum Stillstand.
Sollte sich der Korken nicht drehen, kannst du etwas Geschirrspülmittel in das Wasser geben Spätestens danach sollte sich der Korken in Richtung der Erdmagnetpole ausrichten.