Zerlegung von Magneten (Elementarmagnete)

Transkript

1 Lehrer-/Dozentenblatt Zerlegung von Magneten (Elementarmagnete) Aufgabe und Material Lehrerinformationen Zusätzliche Informationen Die Schüler erkennen, dass beim Zerteilen eines Magneten in zwei Stücke stets wieder Magnete mit Nord- und Südpol entstehen. Es lassen sich keine magnetischen Einzelpole herstellen. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Um eine möglichst kräftige Magnetisierung des Eisendrahtes zu erreichen, sollte der stärkste verfügbare Permanentmagnet verwendet werden. Zur Ermittlung der Polarität der kleinen Drahtabschnitte verfährt man zweckmäßigerweise so, dass man den Draht in senkrechter Haltung von oben in Richtung der Drehachse der Kompassnadel dem Kompass maximal nähert und dann den Draht rechtwinklig zur Kompassnadel verschiebt. Die entgegengesetzt gepolte Spitze der Nadel folgt zur gleichen Seite. Dieses Vorgehen sollte vor dem Versuch für die Schüler demonstriert werden.

2 Zerlegung von Magneten (Elementarmagnete) Aufgabe und Material Aufgabe Gibt es Magnete mit nur einem Pol? Untersuche, ob sich durch Teilung eines Magneten zwei Magnete herstellen lassen, die jeweils nur einen Pol besitzen. Material Position Material Bestellnr. Menge 1 Magnet, d = 8 mm, l = 60 mm, Pole farbig Taschenkompass Eisendraht, gekerbt, d = 1,2 mm, 2 kg

3 Aufbau und Durchführung Aufbau Brich von dem Eisendraht einen Abschnitt ab (Abb. 1). Abb. 1 Lege den Kompass so auf den Tisch, dass er immer mindestens einen Meter von dem Stabmagneten entfernt ist. Der Kompass dient zum Nachweis der Magnetpole. Wenn die Spitze der Kompassnadel, die vorher nach Süden gerichtet war, zu dem Gegenstand hin gezogen wird, so befindet sich am betreffenden Ende des Gegenstandes ein Nordpol. Entsprechendes gilt für den Nachweis des Südpols. Durchführung Streiche mit einem Pol des Stabmagneten mehrmals in gleicher Richtung an dem gekerbten Eisendraht entlang (Abb. 2). Abb. 2 Prüfe mit dem kurzen Drahtstück, ob und wo sich Magnetpole an dem gekerbten Eisendraht herausgebildet haben (Abb. 3).

4 Abb. 3 Stelle mit dem Kompass fest, welche Pole am Draht entstanden sind (Abb. 4), und schreibe deren Lage im Protokoll auf. Abb. 4 Knicke den Eisendraht in der Mitte zu einem Winkel von etwa 45. Prüfe mit dem kurzen Drahtstück und mit dem Kompass, ob sich an der Knickstelle ein Magnetpol befindet (Abb. 5). Notiere deine Beobachtungen im Protokoll. Abb. 5 Brich den Draht an der Knickstelle ganz durch und prüfe, ob sich an den dadurch neu entstandenen beiden Drahtenden Magnetpole befinden. Falls Pole entstanden sind, so bestimme die Polarität der gefundenen Pole und schreibe das Beobachtete auf. Zerbrich eine der Drahthälften an allen Kerben und prüfe mit dem Kompass, ob auch die kleinen Stücke Magnete sind. Da die Drahtstücke sehr klein sind müssen sie dicht an die Kompassnadel herangebracht werden, um Magnetismus nachweisen zu können. Notiere deine Beobachtungen im Protokoll.

5

6 Protokoll: Zerlegung von Magneten (Elementarmagnete) Ergebnis - Beobachtungen 1 (10 Punkte) Wo haben sich welche Pole gebildet? Ergebnis - Beobachtungen 2 (10 Punkte) Was ist zu beobachten und was folgt daraus für die Knickstelle bezüglich Magnetpole?

7 Ergebnis - Beobachtungen 3 (10 Punkte) Haben sich an den neuen Enden Magnetpole ausgebildet? Wenn ja, welche? Ergebnis - Beobachtungen 4 (10 Punkte) Ist nun jedes der Bruchstücke ein Magnet?

8 Auswertung - Frage 1 (10 Punkte) Ist es gelungen, durch Teilung Magnete mit nur einem Pol herzustellen? Begründe die Antwort mit deinem Wissen über Elementarmagnete. Auswertung - Frage 2 (10 Punkte) Wie sind die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Knickstelle und der nach dem Durchbrechen entstandenen Drahtenden zu erklären?

9 Auswertung - Frage 3 (10 Punkte) Was hast du über die Anzahl und Art der Magnetpole an einem beliebigen stabförmigen magnetischen Gegenstand erkannt?