Dauermagnete
Ein Dauermagnet hat immer zwei Pole:
- Nordpol (N)
- Südpol (S)
Die Regeln für Anziehung und Abstoßung
Gleichnamige Pole stoßen sich ab (N–N oder S–S stoßen sich voneinander weg) Ungleichnamige Pole ziehen sich an (N–S ziehen sich zusammen)
Es gibt nie einen einzelnen Magnetpol (Monopol) allein. Wenn man einen Magneten in zwei Teile schneidet, wird jede Hälfte zu einem vollständigen Magneten mit eigenem N- und S-Pol.
Magnetfeldlinien
Der Bereich um einen Magneten, in dem Magnetkräfte wirken, heißt Magnetfeld. Wir stellen es mit Feldlinien dar:
- Linien verlaufen vom Nordpol zum Südpol (außerhalb des Magneten)
- Wo die Linien dichter sind → Feld ist stärker
- Linien schneiden sich nie
- Linien treten immer senkrecht in einen Pol ein oder aus
Magnetische Werkstoffe
Nur bestimmte Materialien sind magnetisch:
- Eisen, Stahl, Nickel, Kobalt sind magnetisch
- Gold, Kupfer, Aluminium, Holz, Kunststoff sind NICHT magnetisch
Eisen wird von einem Magneten angezogen, bleibt aber nicht magnetisiert. Stahl wird zu einem Dauermagneten.
Elektromagnete
Ein Elektromagnet ist eine Drahtspule, die magnetisch wird, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt.
Vorteile gegenüber Dauermagneten:
- Kann ein- und ausgeschaltet werden
- Stärke kann erhöht werden durch:
- Erhöhen der Stromstärke
- Hinzufügen von mehr Windungen (Schleifen)
- Einsetzen eines Eisenkerns in die Spule
Anwendungen: Elektroklingeln, Schrottplatzkrane, MRT-Scanner, Lautsprecher
Praxisbezug: Kompassnavigation
Ein Kompassnadel ist ein kleiner Dauermagnet, der sich mit dem Magnetfeld der Erde ausrichtet. Die Erde wirkt wie ein riesiger Stabmagnet mit magnetischen Polen nahe (aber nicht genau an) den geografischen Polen. Wanderer, Piloten und Seeleute nutzen Kompasskurse zur Navigation — der Nordpol der Nadel zeigt in Richtung des magnetischen Nordpols der Erde, weil sich ungleichnamige Pole anziehen.
Praxisbezug: Schrottplatzkran mit Elektromagnet
Ein Schrottplatzkran verwendet einen großen Elektromagneten, um Stahlkarosserien aufzuheben. Wenn Strom durch die Spule fließt, schaltet sich der Elektromagnet ein und hebt das Metall. Wenn der Bediener den Strom unterbricht, schaltet sich der Elektromagnet aus und das Metall fällt genau dorthin, wo es gebraucht wird. Ein Dauermagnet könnte die Last nie loslassen — die schaltbare Eigenschaft des Elektromagneten ist unerlässlich.
Praxisbezug: Lautsprecher — Strom in Klang verwandeln
Ein Lautsprecher verwendet einen Dauermagneten und eine Elektromagnetspule (Schwingspule), die an einem Konus befestigt ist. Wenn ein wechselndes elektrisches Signal durch die Spule fließt, wird sie zu einem Magneten mit wechselnder Polarität, der vom Dauermagneten angezogen und abgestoßen wird — so wird der Konus schnell vor und zurück bewegt und erzeugt Schallwellen in der Luft.
Übungsaufgaben
Zwei Magnete werden so aufgestellt, dass sich ihre Nordpole gegenüberstehen. Was passiert?
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Wie kann man die Stärke eines Elektromagneten erhöhen?
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Warum wird Eisen und nicht Stahl als Kern eines Elektromagneten verwendet?