Magnete und Magnetfelder
Magnete und Magnetfelder
Magnete und Magnetfelder
Fach: Physik Klasse: 9 Thema: Magnetismus, Magnete und Magnetfelder
Einleitung
Magnete wirken ohne Berührung. Sie können bestimmte Stoffe anziehen oder andere Magnete abstoßen. Der Raum, in dem diese Wirkung messbar ist, heißt Magnetfeld.
Lernziele
Nach diesem aiMOOC kannst Du:
- Nordpol und Südpol unterscheiden.
- Anziehung und Abstoßung erklären.
- ein Magnetfeld mit Feldlinien beschreiben.
- erklären, wie Kompass, Erdmagnetfeld und Elektromagnet funktionieren.
Magnete
Jeder Magnet hat einen Nordpol und einen Südpol. Gleichnamige Pole stoßen sich ab. Ungleichnamige Pole ziehen sich an.
Nicht alle Metalle werden stark angezogen. Besonders wichtig sind Eisen, Nickel und Cobalt. Solche Stoffe nennt man ferromagnetisch.
Magnetfelder
Ein Magnetfeld umgibt jeden Magneten. Man kann es nicht direkt sehen. Eisenfeilspäne oder kleine Kompassnadeln zeigen seine Richtung.
Feldlinien
Feldlinien sind ein Modell. Außerhalb eines Stabmagneten zeigen sie vom Nordpol zum Südpol. Wo sie dicht liegen, ist das Feld stärker. Feldlinien schneiden sich nicht und bilden geschlossene Schleifen.
Kompass und Erde
Eine Kompassnadel ist ein kleiner Magnet. Sie richtet sich im Erdmagnetfeld aus. So zeigt ihr Nordende ungefähr nach geografisch Norden.
Elektromagnet
Fließt elektrischer Strom durch eine Spule, entsteht ein Magnetfeld. Ein Eisenkern, mehr Windungen oder eine größere Stromstärke können die Wirkung verstärken. Wird der Strom ausgeschaltet, verschwindet der größte Teil der magnetischen Wirkung.
Merksätze
- Magnetpol: Jeder Magnet besitzt Nordpol und Südpol.
- Polregel: Gleiche Pole stoßen sich ab, verschiedene Pole ziehen sich an.
- Magnetfeld: Es beschreibt die magnetische Wirkung im Raum.
- Feldlinie: Sie zeigt Richtung und Stärke eines Feldes als Modell.
- Elektromagnet: Elektrischer Strom kann ein Magnetfeld erzeugen.
Lernbereiche
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Pole ziehen sich an? (Nordpol und Südpol) (!Nordpol und Nordpol) (!Südpol und Südpol) (!Zwei Nordpole und ein Südpol)
Welche Pole stoßen sich ab? (Gleichnamige Pole) (!Ungleichnamige Pole) (!Nordpol und Südpol) (!Ein Magnet und ein Eisenstück)
Was ist ein Magnetfeld? (Der Raum mit magnetischer Wirkung) (!Ein Metallstück ohne Wirkung) (!Eine elektrische Leitung) (!Eine sichtbare Farbschicht)
Womit kann man ein Magnetfeld sichtbar machen? (Mit Eisenfeilspänen) (!Mit Sand ohne Eisen) (!Mit Papier allein) (!Mit Wasser allein)
In welche Richtung zeigen Feldlinien außerhalb eines Stabmagneten? (Vom Nordpol zum Südpol) (!Vom Südpol zum Nordpol) (!Nur nach oben) (!Nur nach Westen)
Was zeigt eine hohe Dichte von Feldlinien? (Ein starkes Magnetfeld) (!Ein schwaches Magnetfeld) (!Ein fehlendes Magnetfeld) (!Eine hohe Temperatur)
Was ist eine Kompassnadel? (Ein kleiner Magnet) (!Ein elektrischer Widerstand) (!Ein Stück Kunststoff) (!Eine Wärmequelle)
Welche Stoffe sind ferromagnetisch? (Eisen Nickel und Cobalt) (!Kupfer Aluminium und Gold) (!Glas Holz und Papier) (!Wasser Öl und Luft)
Wann entsteht das Magnetfeld einer Spule? (Wenn Strom durch die Spule fließt) (!Wenn die Spule nur auf dem Tisch liegt) (!Wenn die Spule kalt wird) (!Wenn die Spule aus Papier besteht)
Was verstärkt oft einen Elektromagneten? (Ein Eisenkern) (!Ein Holzkern) (!Ein Glaskern) (!Ein Papierkern)
Memory
| Nordpol | Südpol wird angezogen |
| Gleichnamige Pole | Abstoßung |
| Eisenfeilspäne | Feldbild |
| Kompassnadel | Richtungsanzeiger |
| Spule mit Strom | Elektromagnet |
| Dichte Feldlinien | Starkes Feld |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Erklärung |
|---|---|
| Nordpol und Südpol | ziehen sich an |
| Nordpol und Nordpol | stoßen sich ab |
| Eisenfeilspäne und Magnetfeld | machen ein Feldbild sichtbar |
| Kompassnadel und Erdmagnetfeld | zeigen eine Richtung |
| Strom und Spule | erzeugen einen Elektromagneten |
| Feldliniendichte und Feldstärke | nehmen gemeinsam zu |
Kreuzworträtsel
| Nordpol | Wie heißt ein Ende eines Magneten? |
| Südpol | Wie heißt das andere Ende eines Magneten? |
| Kompass | Welches Gerät zeigt mit einer Magnetnadel die Richtung? |
| Feldlinie | Wie heißt die gedachte Linie zur Darstellung eines Magnetfeldes? |
| Eisen | Welcher häufige Stoff wird von Magneten stark angezogen? |
| Spule | Welches Bauteil erzeugt bei Stromfluss ein Magnetfeld? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Magnet-Test: Prüfe zehn kleine Gegenstände. Notiere, welche angezogen werden.
- Polregel: Zeichne zwei Magnete für Anziehung und zwei für Abstoßung.
- Alltagsmagnete: Fotografiere oder zeichne drei Anwendungen von Magneten.
- Begriffskarte: Gestalte eine Karte mit Nordpol, Südpol, Magnetfeld und Kompass.
Standard
- Feldlinienbild: Lege Papier über einen Magneten, streue vorsichtig Eisenfeilspäne darauf und dokumentiere das Muster.
- Kompass-Messung: Untersuche mit einem Kompass die Richtung des Feldes an sechs Stellen um einen Stabmagneten.
- Erklärvideo: Produziere ein einminütiges Video zur Polregel.
- Elektromagnet bauen: Wickle isolierten Draht um einen Eisennagel. Arbeite mit sicherer Kleinspannung, schalte den Strom nur kurz ein und beachte die Anweisungen Deiner Lehrkraft.
Schwer
- Versuchsvergleich: Untersuche, wie die Zahl der Drahtwindungen die Stärke eines Elektromagneten verändert.
- Feldmodell prüfen: Vergleiche ein Feldlinienbild mit einem Bild aus Eisenfeilspänen und erkläre Gemeinsamkeiten und Grenzen.
- Kompassfehler: Untersuche, wie ein naher Magnet die Anzeige eines Kompasses verändert.
- Technikanalyse: Erkläre den Einsatz von Elektromagneten in einer Klingel, einem Relais oder einem Elektromotor.
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Lernkontrolle
- Polregel anwenden: Zwei gleiche Pole werden einander genähert. Erkläre die Bewegung und begründe sie.
- Feldbild deuten: In einem Feldlinienbild sind die Linien an einer Stelle besonders dicht. Leite daraus eine Aussage über die Feldstärke ab.
- Kompass erklären: Begründe, warum sich eine Kompassnadel nahe einem Magneten dreht.
- Elektromagnet verbessern: Plane zwei Änderungen, die einen schwachen Elektromagneten stärker machen, und begründe Deine Auswahl.
- Modellkritik: Erkläre, warum Feldlinien beim Lernen helfen, obwohl sie keine echten Fäden im Raum sind.
Lernnachweis
Für Deinen Lernnachweis solltest Du:
- die Pole eines Magneten benennen und die Polregel anwenden.
- ein Magnetfeld mit Richtung und Feldstärke beschreiben.
- ein Feldlinienbild lesen und selbst skizzieren.
- die Funktion eines Kompasses erklären.
- den Aufbau und die Wirkung eines Elektromagneten erläutern.
- ein Experiment sicher durchführen, beobachten und auswerten.
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