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Übung — AFB I

Zehn Aufgaben zum Erinnern und Nennen: Begriffe, Regeln und Zahlen aus dem ganzen Kapitel „Dauermagnete“. Das sind die sicheren Punkte in jeder Arbeit.

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Aufgabenblock — AFB I

Diese Übung geht durch das ganze Kapitel „Dauermagnete“ — von den Sicherheitsregeln bis zur Geschichte des Kompasses. Du löst 10 Aufgaben der Anforderungsstufe AFB I (Reproduzieren): einen Begriff nennen, eine Regel anwenden, einen Wert erinnern. Das sind die sicheren Punkte in jeder Arbeit. Wenn du irgendwo hängst, gibt es bei jeder Aufgabe eine Erinnerung und darunter die Lösung.

A1
Sicherheit — die beiden Mindestabstände
AFB I

Starke Magnete können Dinge kaputt machen. Zwei Abstände musst du auswendig können. Trage die passenden Zahlen ein.

cm
cm
Denk an die sechs Regeln: Für Karten, Handys, Uhren und Computer gilt der kleinere Abstand. Für medizinische Geräte am Körper gilt der größere. Beide Zahlen enden auf 0 oder 5.
Lösung anzeigen
Zu Karten, Smartphones, Uhren und Computern: mindestens 10 cm
Zu Herzschrittmachern und Hörgeräten: mindestens 15 cm
Ein Magnetstreifen speichert die Daten in winzigen magnetisierten Bereichen — ein Magnet löscht sie unwiderruflich.
A2
Wirkung auf Stoffe — sortiere die Gegenstände
AFB I

Du hältst einen Magneten an sechs Gegenstände. Sortiere jeden Gegenstand in das richtige Feld: Wähle zuerst einen Gegenstand aus, dann drücke im gewünschten Feld auf „Hierhin legen“. Ein Gegenstand, der schon liegt, geht mit einem Klick wieder zurück.

Gegenstände

Wird angezogen

Keine Reaktion

Merksatz: Eisen ist der Klassiker. Aluminium, Kupfer, Gold, Silber und Messing sind zwar Metalle, aber nicht magnetisch. Holz, Glas und Plastik reagieren nie.
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Wird angezogen: Büroklammer (Eisendraht), alter Schlüssel (Eisen oder Stahl), 1-Cent-Münze (Stahl mit Kupferüberzug).
Keine Reaktion: Aluminiumdose, Kupferdraht, Glasmurmel.
Bei der 1-Cent-Münze wirkt der Magnet durch den dünnen Kupferüberzug hindurch bis zum Stahlkern.
A3
Materialien — die drei magnetischen Stoffe
AFB I

Nur drei Stoffe sind ferromagnetisch. Das Wort kommt von lateinisch ferrum = Eisen. Schreibe zu jeder Ordnungszahl den Namen des Stoffes.

Die drei stehen im Periodensystem direkt nebeneinander: 26, 27, 28. Der erste steckt in jedem Stahl, der zweite ist selten und sehr stark magnetisch, der dritte ist silberweiß, rostfest und steckt in Münzen und Edelstahl.
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Element 26 = Eisen (Fe) — steckt in Stahl, verliert die Magnetwirkung über 770 °C.
Element 27 = Cobalt (Co) — selten, sehr stark magnetisch, bleibt bis 1100 °C magnetisch.
Element 28 = Nickel (Ni) — silberweiß, rostfest, in Edelstahl und Münzen.
Kupferüberzug Stahlkern (magnetisch) 1-Cent-Münze im Schnitt
Der Magnet wirkt durch den dünnen Kupferüberzug hindurch
A4
Nord- und Südpol — die Grundregel
AFB I

Jeder Magnet hat zwei Pole: einen Nordpol (rot) und einen Südpol (blau). Beantworte beide Fragen durch Anklicken.

1) Du hältst den Nordpol des einen Magneten an den Nordpol eines zweiten Magneten. Was passiert?

2) Wo ist die Wirkung eines Stabmagneten am stärksten?

Die Regel: Gleiche Pole stoßen sich ab, verschiedene Pole ziehen sich an. Und: Im Nagel-Versuch bleiben an den Enden 9 Nägel hängen, in der Mitte kein einziger.
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1) Sie stoßen sich ab. Gleiche Pole stoßen sich ab, verschiedene ziehen sich an.
2) An den beiden Enden. Dort bleiben je 9 Nägel hängen, links und rechts der Mitte je 4, genau in der Mitte 0.
N S 94049 Anzahl der Nägel, die hängen bleiben Stabmagnet
An den Enden hängen die meisten Nägel
A5
Elementarmagnete — das Modell
AFB I

Man stellt sich vor, dass jedes Eisenstück aus winzigen Elementarmagneten besteht. Jeder von ihnen hat selbst einen Nordpol und einen Südpol.

1) Wie liegen die Elementarmagnete in einem unmagnetischen Eisennagel?

2) Du brichst einen Stabmagneten in der Mitte durch. Was hast du danach?

Das Bild dazu: Unmagnetisch heißt, die Wirkungen der vielen Mini-Magnete heben sich gegenseitig auf. Magnetisiert heißt, alle zeigen in dieselbe Richtung. Und einen einzelnen Pol gibt es nie.
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1) Kreuz und quer. Die Wirkungen heben sich auf, deshalb ist der Nagel nach außen unmagnetisch.
2) Zwei vollständige Magnete. Jedes Bruchstück hat wieder einen Nordpol und einen Südpol.
unmagnetisch magnetisiert
Elementarmagnete: durcheinander oder ausgerichtet
A6
Magnetisieren durch Streichen
AFB I

Du willst eine Nähnadel magnetisieren und streichst sie mit einem starken Magneten.

mal

Wie streichst du?

Denk an die Elementarmagnete: Sie sollen alle in dieselbe Richtung gedreht werden. Deshalb streichst du 20 bis 30 mal, immer gleich herum, und hebst den Magneten am Ende weit ab.
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Mindestens 20 mal (20 bis 30 mal) streichen — und zwar immer in dieselbe Richtung. Hin und her würde die Elementarmagnete wieder durcheinanderbringen. Am Ende hebst du den Magneten weit von der Nadel ab.
A7
Entmagnetisieren durch Hitze
AFB I

Wird ein magnetischer Stoff zu heiß, verliert er seine Wirkung. Trage die beiden Temperaturen ein.

°C
°C

Der Magnet ist wieder abgekühlt. Wirkt er jetzt wieder?

Zum Vergleich: Kochendes Wasser hat 100 °C, eine heiße Herdplatte etwa 250 °C, ein Lötkolben rund 350 °C. Neodym ist also schon weit unter dem Siedepunkt von Wasser in Gefahr — Eisen erst bei einer Temperatur, die weit darüber liegt.
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Neodym-Magnet: ab etwa 80 °C
Eisen: über 770 °C
Der Verlust durch Hitze ist dauerhaft — nach dem Abkühlen kommt die Wirkung nicht von selbst zurück. Zum Vergleich: Nickel 358 °C, Cobalt 1115 °C.
A8
Kompass — Nadel, Farbe und Missweisung
AFB I

Ein Kompass besteht aus Magnetnadel, Drehlager, Skala und Gehäuse. Fülle die Lücken.

der Erde
Grad
Merke: Die rote Seite der Nadel ist ihr Nordpol. Angezogen wird sie von dem Erdpol, der ihr entgegengesetzt ist — verschiedene Pole ziehen sich ja an. Und der Kompass zeigt nicht ganz genau zum geografischen Norden: Die Abweichung heißt Missweisung und ist bei uns eine sehr kleine Gradzahl.
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Die nach Norden zeigende Seite der Nadel ist rot — sie ist der Nordpol der Nadel.
Angezogen wird sie vom magnetischen Südpol der Erde, der nahe beim geografischen Nordpol liegt.
Missweisung in Deutschland: etwa 3 Grad. Dazu kommen Störfelder durch Eisenmassen, Werkzeug oder Stromkabel.
NOSW rote Seite = Nordpol der Nadel
Kompass mit Windrose und Drehlager
A9
Erdmagnetfeld — Zahlen und Pole
AFB I

Im Erdinneren verhält sich flüssiges Eisen wie ein gigantischer Stabmagnet. Trage die beiden Zahlen ein und wähle die richtige Aussage.

Grad
km pro Jahr

Am geografischen Nordpol liegt physikalisch gesehen …

Überlege mit der Polregel: Der Nordpol der Kompassnadel wird nach Norden gezogen. Angezogen wird er nur von einem entgegengesetzten Pol. Die Namen stammen aus der Seefahrt: Der nordweisende Pol der Nadel sollte auch Nord heißen.
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Neigung der magnetischen Achse: etwa 11 Grad
Wanderung des magnetischen Nordpols: etwa 50 km pro Jahr
Am geografischen Nordpol liegt ein magnetischer Südpol — sonst würde der Nordpol einer Kompassnadel dort abgestoßen.
S N Rotationsachse magnet. Südpol magnetische Achse etwa 11 Grad geneigt
Die Erde wirkt wie ein riesiger Stabmagnet
A10
Geschichte des Kompasses
AFB I

Der Kompass hat eine lange Geschichte. Erinnere dich an drei Fakten daraus.

Wer beschrieb 1600 im Buch „De Magnete“ die Erde als riesigen Magneten?

Zeitstrahl: um 200 v. Chr. löffelförmiger Magnetstein in China — um 1000 Schwimmkompass — um 1200 Europa — 1492 Kolumbus bemerkt die Missweisung — 1600 ein Buch über die Erde als Magnet — 1907 der erste Kreiselkompass.
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Das Gestein heißt Magnetit — daraus entstanden die ersten Magnete und Kompasse.
Kolumbus überquerte den Atlantik 1492. Auf dieser Reise bemerkte er, dass die Abweichung vom geografischen Norden vom Ort abhängt — die erste dokumentierte Beobachtung der Missweisung.
William Gilbert veröffentlichte 1600 „De Magnete“.

Wie war es?

Wie sicher fühlst du dich nach diesen 10 Aufgaben der Stufe AFB I?