Aufgabenblock — AFB II
Zehn Aufgaben aus dem ganzen Kapitel „Dauermagnete“. Hier reicht Auswendiglernen nicht: Du sollst beobachten und erklären, eine Regel auf eine neue Situation übertragen, Ergebnisse vergleichen und Tabellen auswerten. Zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps und eine ausführliche Lösung zum Nachlesen.
Du hältst einen Stabmagneten an eine Büroklammer — sie bleibt hängen. An diese Klammer hängst du eine zweite: Auch sie bleibt hängen. So wächst eine ganze Kette nach unten. Dann ziehst du den Magneten vorsichtig weg.
a) Was passiert mit der Kette, sobald der Magnet weg ist? b) Wie nennt man Eisen, das sich leicht magnetisieren lässt und die Wirkung sofort wieder verliert?
Vollständige Lösung
b) Solches Eisen heißt weichmagnetisch (Weicheisen): leicht zu magnetisieren, verliert die Wirkung aber sofort wieder. Genau deshalb baut man daraus Elektromagnete: Strom an = hält, Strom aus = lässt los. Das Gegenteil ist hartmagnetisch (Stahl, Neodym): daraus werden Dauermagnete gebaut.
Eine Büroklammer liegt auf dem Tisch, darüber legst du ein Blatt Papier. Du führst den Magneten über das Papier — die Klammer wandert unter dem Papier mit. Danach legst du eine 5-Cent-Münze hin. Sie besteht aus einem Stahlkern mit Kupferüberzug. Auch sie wird angezogen. Ein reiner Kupferdraht daneben bleibt dagegen liegen.
a) Erkläre, warum die 5-Cent-Münze angezogen wird, obwohl außen Kupfer ist. b) Welcher Stoff im Inneren der Münze sorgt für die Anziehung?
Vollständige Lösung
b) Im Inneren steckt ein Stahlkern — und Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen. Eisen ist der Klassiker unter den magnetischen Stoffen. Deshalb sind 1-, 2- und 5-Cent-Münzen magnetisch, während 10-, 20- und 50-Cent-Münzen aus Messing bestehen und nicht angezogen werden.
Auf dem Experimentiertisch liegen acht Gegenstände. Du hältst einen Magneten an jeden einzelnen und notierst das Material:
| Gegenstand | Material |
|---|---|
| Büroklammer | Eisendraht |
| Schlüssel | Stahl |
| Aluminiumdose | Aluminium |
| Kupferdraht | Kupfer |
| Schraube | Stahl |
| Glasmurmel | Glas |
| Goldring | Gold |
| Nagel | Eisen |
a) Wie viele der acht Gegenstände werden vom Magneten angezogen? b) Wie viele Gegenstände bestehen aus einem Metall und werden trotzdem nicht angezogen? c) Was folgt aus der Tabelle?
Vollständige Lösung
Magnet-Prüfstand
Diese kleine Werkbank gehört zu keiner Aufgabe — probier hier einfach selbst aus, was ein Magnet mit welchem Gegenstand macht: Wähle einen Prüfgegenstand, fahre den Magneten heran und lies unten mit, ob er angezogen wird und warum.
Tastatur: Mit Tab springst du zu den Gegenständen, mit den Pfeiltasten wechselst du zwischen ihnen. Am Regler und auf dem Prüfstand-Bild bewegen die Pfeiltasten links/rechts den Magneten, Enter oder die Leertaste fahren ihn sofort ganz heran oder wieder zurück.
Notiz: Der Prüfstand zeigt nur, ob ein Gegenstand angezogen wird. Er sagt nichts darüber, wie viel Eisen darin steckt — der Edelstahllöffel 18/10 besteht zu über 70 % aus Eisen und bleibt trotzdem liegen. Umgekehrt wird die 5-Cent-Münze angezogen, obwohl sie außen aus Kupfer besteht: Der Magnet wirkt durch die dünne Schicht hindurch.
Reflexion — bevor du weitergehst
Drei Fragen zum Nachdenken. Antworte erst für dich selbst — dann kannst du dir einen Denkanstoß dazu anzeigen lassen.
- 1. Beobachten und erklären: Bei welcher Aufgabe hast du zuerst geraten und erst danach eine Erklärung gesucht? Was hättest du stattdessen zuerst tun können?
Gute Reihenfolge: erst die Beobachtung in einem Satz aufschreiben („die Kette fällt auseinander“), dann die passende Regel dazu suchen („weichmagnetisch — die Ausrichtung hält nur, solange der Magnet da ist“). Wer mit der Erklärung anfängt, biegt sich die Beobachtung oft passend zurecht.
- 2. Regel übertragen: Die Pol-Regel ist ein einziger Satz. In wie vielen der zehn Aufgaben hast du sie gebraucht — und hast du sie überall wiedererkannt?
Sie steckt in den Ringmagneten (A4), im Nagel-Versuch (A5) und im Globus (A10). Dreimal dieselbe Regel, dreimal ein anderes Aussehen — genau das ist mit „Zusammenhänge herstellen“ gemeint.
- 3. Tabellen auswerten: Bei den Edelstahl-Sorten, den Nägeln und den Curie-Temperaturen musstest du Zahlen vergleichen. Wo hast du dich fast vertan?
Die klassische Falle ist Nickel mit 358 °C: Der Wert liegt nur knapp über den 350 °C des Lötkolbens — knapp darüber ist eben nicht darunter. Beim Vergleichen lohnt es sich, jede Zeile einzeln zu prüfen statt „ungefähr“ zu schätzen.