Magnete und magnetische Materialien
Magnete ziehen ferromagnetische Materialien an: Eisen, Stahl, Nickel und Kobalt. Andere Materialien (Holz, Kupfer, Aluminum) werden nicht angezogen.
Magnetische Pole
- Jeder Magnet hat einen Nordpol und einen Südpol
- Gleichnamige Pole (N-N oder S-S) stoßen sich ab
- Ungleichnamige Pole (N-S) ziehen sich an
Magnetfelder
Magnetfeldlinien zeigen die Richtung und Stärke eines Magnetfeldes:
- Laufen außerhalb des Magneten von Nord nach Süd
- Je dichter die Linien, desto stärker das Feld
- Schneiden sich nie
Magnete herstellen und entmagnetisieren
- Herstellen: Stahl in einer Richtung mit einem Magneten streichen
- Entmagnetisieren: Erhitzen, Hammerschläge oder Erschütterungen
Elektromagnete
Ein Elektromagnet erzeugt durch elektrischen Strom ein Magnetfeld in einer Spule.
Vorteile:
- Ein- und ausschaltbar
- Stärke variierbar (mehr Windungen, mehr Strom)
Anwendungen: Kräne, elektrische Klingeln, Lautsprecher, MRT-Geräte
Nenne drei Geräte, die Elektromagnete verwenden.
- Elektrische Türklingel – ein Elektromagnet bewegt einen Schläger
- Lautsprecher – ein Elektromagnet bewegt eine Membran
- Magnethebebahn (Maglev) – Elektromagnete heben und bewegen den Zug
Praxisbezug: Kompass und Navigation
Ein Kompass ist im Kern nichts anderes als ein drehbar gelagerter Dauermagnet. Die Kompassnadel richtet sich am Erdmagnetfeld aus – ihr Nordpol zeigt in Richtung des magnetischen Nordpols der Erde. Vor der Erfindung von GPS war der Kompass das wichtigste Navigationsinstrument für Seefahrer, Entdecker und Militär. Heute wird er noch immer beim Wandern, in der Luftfahrt und als Backup-System auf Schiffen eingesetzt.
Praxisbezug: MRT (Magnetresonanztomographie)
Ein MRT-Scanner (Magnetresonanztomograph) erzeugt mit supraleitenden Elektromagneten ein Magnetfeld, das bis zu 60.000-mal stärker ist als das Erdmagnetfeld. Dieses Feld regt Wasserstoffatome im menschlichen Körper aus und erzeugt detaillierte Schnittbilder von Organen, Muskeln und Gehirn – ohne Röntgenstrahlung. Ärzte nutzen MRT täglich für die Diagnose von Tumoren, Bandscheibenvorfällen und neurologischen Erkrankungen.
Praxisbezug: Lautsprecher und Kopfhörer
In jedem Lautsprecher bewegt ein Elektromagnet eine Schwingspule, die an einer Membran befestigt ist. Der Wechselstrom des Audiosignals wechselt die Richtung des Magnetfelds – die Membran schwingt vor und zurück und erzeugt Schallwellen. Je nach Stärke und Frequenz des Stroms entstehen laute oder leise, tiefe oder hohe Töne. Lautsprecher, Kopfhörer, Mikrofone und sogar Festplatten nutzen dasselbe Grundprinzip der Elektromagnetik.
Übungsaufgaben
Was passiert, wenn zwei Nordpole einander gegenübergebracht werden?
Antwort anzeigen
Wie kann man einen Nadelatmagneten stärker machen?