Zuerst demonstriere ich, wie man ein Magnetfeld messen kann. Danach erkläre ich die rechte Fausregel. Anschließend stelle ich einen Versuch mit Magnetfeld eines Stabmagneten vor. Schließlich erkläre ich wie ein Elektromagnet und eine Klingel funktionieren.
Versuch Magnetfeld mit Magnetnadel messen
Wir messen das Magnetfeld eines aufgespannten Drahtes mit Magnetnadel aus.
Versuch Magnetfeld mit Eisenfeilspänen messen
Wir lassen den Draht senkrecht verlaufen. Dann messen wir das Magnetfeld mit Eisenfeilspänen und kleinen Kompassnadeln aus.
Beobachtung
Anschließend können wir sehen, dass der stromdurchflossener Draht von einem Magnetfeld mit konzentrischen Feldlinien umgeben ist (Hans Christian Oerstedt 1820). Die Richtung der Feldlinien ist dabei von der Stromrichtung abhängig. Dazu gibt es eine Faustregel:
Rechte Faustregel
Wenn man einen stromdurchflossenen Draht mit der rechten Faust so umschließt, dass der ausgestreckte Daumen in Richtung der technischen Stromrichtung zeigt, so zeigen die um den Draht gekrümmten Finger die Richtung des Magnetfeldes an.
Versuch Magnetfeld eines Stabmagneten
Wir messen das Magnetfeld einer Spule mit Eisenspänen und Kompass aus. Außerdem zeigen wir das Magnetfeld eines Stabmagneten.
Beobachtung
Dabei sehen wir: Eine stromdurchflossene Spule verhält sich wie ein Stabmagnet mit abschaltbarem Magnetismus.
Spulenpole: Auffinden durch Konstruktion und Korkenzieherregel.
Zusammenfassung
Jeder elektrische Strom ist von einem Magnetfeld begleitet. Ein gerader Draht wird von konzentrischen magnetischen Feldlinien umschlossen. Das Feld einer Spule hat ähnliche Form, wie das Feld eines Stabmagneten. Im Spuleninneren verlaufen die Feldlinien dabei nahezu parallel. An den Spulenöffnungen treten sie aus und ein. Dort befinden sich die Pole.
Wie funktioniert ein Elektromagnet?
Wie funktioniert der Magnet auf dem Schrottplatz?
Versuch
Wir messen das Magnetfeld einer Spule ohne Eisenkern mit Kompassnadel.
Anschließend messen wir eine Spule mit Eisenkern.
Kann die Spule Nägel anziehen?
Versuch
Wir stellen einen Magnet mit zwei Spulen her.
Dann messen wir deren Polung mit Kompassnadel aus.
Außerdem legen wir ein Eisenjoch auf.
Dann legen wir ein Stück Pappe vor das Eisenjoch.
Was passiert, wenn wir Nägel anhängen?
Beobachtung
Elektromagnete sind Spulen mit Eisenkern.
Wo überall gibt es im täglichen Leben Elektromagnete?
Versuch Klingelmodell
Wir bauen eine Türklingel so, wie auf der Zeichnung.
Zusammenfassung
Ein Eisenkern wird im Inneren einer Spule magnetisiert. Dies führt zu 10- bis 100-facher Verstärkung der magnetischen Kräfte. Die Verstärkung ist besonders groß, wenn der Eisenkreis geschlossen ist. Gong und Klingel sind einfache Anwendungen von Elektromagneten. Die Klingel enthält einen Selbstunterbrecher.
Hier findest du eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Messungen im Stromkreis, Elektromagnete, darin auch Links zu Aufgaben.