Übung — AFB III

Ob ein Magnet etwas anzieht, entscheidet der Stoff, nicht die Stärke. Angezogen werden nur die drei ferromagnetischen Stoffe Eisen, Nickel und Cobalt. Aluminium ist zwar ein Metall, gehört aber nicht dazu — genau wie Kupfer, Gold, Silber und Messing. Ein stärkerer Magnet zieht Eisen fester an, aber er macht aus Aluminium kein magnetisches Material.

Antwortsatz: Mias Vorhersage ist falsch. Die Dose bleibt liegen, weil mehr Stärke die Stoffgruppe nicht verändert.

Gegenprobe: Eine Konservendose aus Weißblech (Stahl) wird schon vom schwachen Ferrit-Magneten gehalten — an der Stärke lag es also nie.

Weicheisen ist weichmagnetisch: Es lässt sich leicht magnetisieren und verliert die Wirkung sofort wieder, sobald der Strom abgeschaltet wird. Genau das braucht ein Kran: Strom an — er hält, Strom aus — er lässt los.

Harter Stahl ist hartmagnetisch: Er bleibt dauerhaft magnetisch. Der Kern wäre nach dem ersten Einschalten ein Dauermagnet. Der Kran würde den Schrott beim Abschalten nicht mehr loslassen — man müsste ihn abklopfen.

Antwortsatz: In den Kern gehört Weicheisen, weil nur ein weichmagnetisches Material die Wirkung beim Ausschalten wieder verliert. Aus hartmagnetischen Stoffen baut man dagegen Dauermagnete: Kühlschrankmagnet, Kompassnadel, Lautsprecher.

Ein unmagnetischer Eisennagel wird von beiden Polen angezogen — vom Nordpol genauso wie vom Südpol. Lisas Test geht also an beiden Enden gleich aus und kann die Pole gar nicht unterscheiden. Abstoßung, das einzige eindeutige Kennzeichen, gibt es nur zwischen zwei Magneten — ein Nagel ist keiner.

Antwortsatz: Lisas Schluss ist nicht zulässig. Den Nordpol findest du sicher mit einem Kompass (oder mit einem beschrifteten zweiten Magneten): Das Magnetende, das den Nordpol der Kompassnadel abstößt, ist selbst der Nordpol.

Magnetisieren heißt: die Elementarmagnete im Eisen so drehen, dass sie alle in dieselbe Richtung zeigen. Am Anfang liegen sie kreuz und quer, ihre Wirkungen heben sich auf.

Beim Streichen in eine Richtung werden sie Schritt für Schritt gleich ausgerichtet. Streicht Jonas zurück, dreht er sie wieder in die Gegenrichtung — der Rückweg macht den Hinweg zunichte. Deshalb liegen sie am Ende wieder ungeordnet.

Antwortsatz: Hin und her streichen richtet nichts aus, sondern hebt sich gegenseitig auf. Nur immer dieselbe Richtung ordnet die Elementarmagnete — und am Ende weit abheben, damit der Rückweg über den Nagel entfällt.

Jeder magnetische Stoff hat eine Temperaturgrenze, oberhalb derer die Magnetwirkung verschwindet: Neodym etwa 80 °C, Nickel 358 °C, Eisen 770 °C, Cobalt 1115 °C. Die Herdplatte mit rund 250 °C liegt weit über Bens Grenze — kochendes Wasser mit 100 °C hätte schon gereicht.

Die Hitze bringt die Elementarmagnete durcheinander; sie zeigen wieder kreuz und quer. Beim Abkühlen fehlt jede Ursache, die sie erneut ausrichten würde. Ordnung entsteht nur, wenn jemand sie herstellt — durch Streichen in eine Richtung oder durch Strom.

Antwortsatz: Bens Vorhersage stimmt nicht. Der Verlust durch Überhitzen ist dauerhaft; darum lautet auch eine der Sicherheitsregeln: Magnete nicht erhitzen.

Das Bild der Elementarmagnete ist eine Vorstellung, die beim Erklären hilft: Unmagnetisch heißt, die Mini-Magnete zeigen kreuz und quer und heben sich auf; magnetisiert heißt, sie zeigen alle gleich herum. Damit verstehst du sofort, warum jedes Bruchstück wieder zwei Pole hat, warum Streichen in eine Richtung wirkt und warum Hämmern oder Erhitzen die Wirkung zerstört.

Trotzdem sind es keine echten kleinen Stabmagnete, die man herausnehmen könnte. In Wirklichkeit handelt es sich um winzige Bereiche im Atomgefüge des Eisens.

Antwortsatz: Nele hat den Nutzen des Bildes verstanden, aber sie hält ein Modell für die Wirklichkeit. Ein Modell ist ein Denkbild, das ein Verhalten erklärt — kein Foto vom Inneren des Nagels.