Feldlinien, Elementarmagnete und UV-Schutz
Auf dem Schrottplatz hebt ein Magnetkran ganze Autoteile in die Luft, ohne sie zu berühren. Beim Orientierungslauf im Sauerland zeigt dein Kompass immer in dieselbe Richtung. Und im Sommer am Rhein verbrennt dir die Sonne die Haut, obwohl es gar nicht richtig heiß ist. Was steckt dahinter? Das klärst du in diesem Apartment Schritt für Schritt.
Magnetpole und Feldlinien
Ein Stabmagnet hat zwei Pole: den Nordpol (meist rot) und den Südpol (meist grün). An den Polen ist die Wirkung am stärksten.
Merke dir: Ungleichnamige Pole ziehen sich an, gleichnamige Pole stoßen sich ab. Die Kraft wirkt, ohne dass sich die Magnete berühren. Man sagt: Um einen Magneten gibt es ein Magnetfeld.
Das Magnetfeld kannst du nicht sehen. Streust du aber Eisenfeilspäne um einen Magneten, werden die Späne selbst zu kleinen Magneten und ordnen sich entlang bestimmter Linien an. So entsteht ein Feldlinienbild.
Die Feldlinien sind ein Modell: Sie gibt es nicht wirklich, sie helfen nur beim Beschreiben.
Ein Stabmagnet hat zwei Pole. a) Nenne die Namen der Pole. b) Gib an, welche Pole sich anziehen und welche abstoßen.
Ein Stabmagnet hat zwei Pole.
- a) Nenne die Namen der Pole.
- b) Gib an, welche Pole sich anziehen und welche abstoßen.
Um einen Stabmagnet werden Eisenfeilspäne gestreut. a) Nenne, was die Späne sichtbar machen. b) Gib an, wo die Späne am dichtesten liegen.
Um einen Stabmagnet werden Eisenfeilspäne gestreut.
- a) Nenne, was die Späne sichtbar machen.
- b) Gib an, wo die Späne am dichtesten liegen.
Beschreibe den Verlauf der Feldlinien außerhalb eines Stabmagneten. a) Von welchem Pol zu welchem Pol zeigen die Feldlinien? b) Was sagt der Abstand der Feldlinien über…
Beschreibe den Verlauf der Feldlinien außerhalb eines Stabmagneten.
- a) Von welchem Pol zu welchem Pol zeigen die Feldlinien?
- b) Was sagt der Abstand der Feldlinien über die Stärke des Feldes aus?
- c) Beschreibe das Feldlinienbild zwischen zwei ungleichnamigen Polen.
Elementarmagnete
Warum ist ein Eisennagel normalerweise nicht magnetisch, ein Stabmagnet aber schon? Dafür gibt es ein Modell: Magnetisierbare Stoffe wie Eisen, Nickel, Cobalt und Stahl bestehen aus winzigen Elementarmagneten. Jeder ist selbst ein kleiner Magnet mit Nord- und Südpol.
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Unmagnetisch: Die Elementarmagnete liegen durcheinander. Ihre Wirkungen heben sich auf.
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Magnetisiert: Die Elementarmagnete sind gleich ausgerichtet. Nach außen wirken sie zusammen als ein Magnet.
Magnetisieren kannst du ein Stück Stahl, indem du es mehrmals in einer Richtung mit einem Magneten bestreichst. Dabei werden die Elementarmagnete ausgerichtet. Entmagnetisieren kannst du es durch starkes Erhitzen oder durch Erschütterungen (Fallenlassen, Hämmern): Die Elementarmagnete geraten wieder durcheinander.
Teilst du einen Magneten, entstehen zwei kleinere vollständige Magnete, jeweils mit Nord- und Südpol. Einen einzelnen Nordpol gibt es nicht, denn jeder Elementarmagnet hat selbst zwei Pole.
Ein Stabmagnet wird in der Mitte durchgebrochen. a) Beschreibe, was entsteht. b) Erkläre das mit Elementarmagneten. c) Beschreibe die Ausrichtung der Elementarmagnete in…
Ein Stabmagnet wird in der Mitte durchgebrochen.
- a) Beschreibe, was entsteht.
- b) Erkläre das mit Elementarmagneten.
- c) Beschreibe die Ausrichtung der Elementarmagnete in einem unmagnetischen und in einem magnetisierten Eisenstab.
Eine Stricknadel aus Stahl wird mehrmals in einer Richtung mit einem Magneten bestrichen und danach von einer Büroklammer angezogen. Später wird sie stark erhitzt und…
Eine Stricknadel aus Stahl wird mehrmals in einer Richtung mit einem Magneten bestrichen und danach von einer Büroklammer angezogen. Später wird sie stark erhitzt und fallen gelassen.
- a) Erkläre mit Elementarmagneten, warum die Nadel magnetisch wird.
- b) Erkläre, warum die Wirkung durch Erhitzen und Erschütterung verloren gehen kann.
- c) Beurteile, ob man mit dieser Methode auch Kupfer magnetisieren kann.
Der Kompass und das Magnetfeld der Erde
Eine Kompassnadel ist ein kleiner, drehbar gelagerter Magnet. Sie richtet sich im Magnetfeld der Erde aus, denn die Erde ist selbst ein riesiger Magnet mit einem Magnetfeld. Das erklärt, warum die Nadel mit ihrem Nordpol nach Norden zeigt.
Jetzt wird es kniffelig: Der Nordpol der Nadel wird vom Südpol eines Magneten angezogen. Also muss in der Nähe des geographischen Nordpols ein magnetischer Südpol der Erde liegen. Ein Kompass zeigt daher immer zu diesem Gebiet im Norden.
In der Nähe eines Elektromagneten oder eines Stabmagneten wirkt dessen Feld oft stärker als das der Erde. Dann zeigt die Nadel in die falsche Richtung. Beim Orientierungslauf hältst du deshalb den Kompass weg von Magneten, Handy und Metall.
Ein Kompass zeigt nach Norden. a) Erkläre, warum die Kompassnadel sich ausrichtet (Magnetfeld der Erde). b) Begründe, warum der geographische Nordpol magnetisch gesehen…
Ein Kompass zeigt nach Norden.
- a) Erkläre, warum die Kompassnadel sich ausrichtet (Magnetfeld der Erde).
- b) Begründe, warum der geographische Nordpol magnetisch gesehen ein Südpol ist.
- c) Erkläre, warum ein Kompass neben einem Elektromagneten falsch anzeigt.
UV-Strahlung und Hitze: Schutz für die Gesundheit
Die Sonne sendet nicht nur Licht und Wärmestrahlung, sondern auch UV-Strahlung. Du spürst sie nicht, aber sie schädigt die Haut: Es kommt zu Sonnenbrand, und langfristig steigt das Hautkrebsrisiko. Auch die Augen können Schaden nehmen.
Der UV-Index gibt an, wie stark die UV-Strahlung gerade ist. Ab etwa 3 braucht man Schutz, ab 6 ist die Belastung hoch, und in Deutschland erreicht er im Sommer Werte bis etwa 7 oder 8. Am höchsten ist die Strahlung mittags, weil die Sonne dann am höchsten steht.
Der Lichtschutzfaktor (LSF) einer Sonnencreme zeigt, wie stark sie schützt: Sie hält einen Teil der UV-Strahlung zurück (sie absorbiert oder reflektiert sie). Ein hoher LSF hilft also, ersetzt aber nicht die anderen Maßnahmen.
Auch hohe Temperaturen sind gefährlich: Sie können zu Verbrennungen, Kreislaufproblemen und Hitzschlag führen. Ein Auto in der Sonne heizt sich stark auf: Die Strahlung kommt durch die Scheiben hinein und wird von Sitzen und Armaturen aufgenommen (absorbiert). Sie erwärmen sich, und die Wärme kann kaum nach außen entweichen. Bei 35 °C draußen können im Innenraum 60 °C entstehen.
Nenne drei Maßnahmen zum Schutz vor zu viel UV-Strahlung der Sonne.
Nenne drei Maßnahmen zum Schutz vor zu viel UV-Strahlung der Sonne.
Der UV-Index in Düsseldorf beträgt an einem Julitag 7. Familie Schmidt will mittags 3 Stunden an den Rhein. a) Erkläre, warum Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor…
Der UV-Index in Düsseldorf beträgt an einem Julitag 7. Familie Schmidt will mittags 3 Stunden an den Rhein.
- a) Erkläre, warum Sonnencreme mit hohem Lichtschutzfaktor hilft.
- b) Nenne drei weitere Schutzmaßnahmen und begründe, welche Zeit des Tages besonders riskant ist.
Bei einem Ausflug im Hochsommer warnt der Deutsche Wetterdienst vor Hitze, die Lufttemperatur beträgt 35 °C. Ein Auto steht in der Sonne, im Innenraum werden bis zu 60…
Bei einem Ausflug im Hochsommer warnt der Deutsche Wetterdienst vor Hitze, die Lufttemperatur beträgt 35 °C. Ein Auto steht in der Sonne, im Innenraum werden bis zu 60 °C erreicht.
- a) Nenne zwei Gefahren für Kinder und Haustiere im Auto.
- b) Erkläre, warum sich das Auto aufheizt (Strahlung durch Scheiben, Wärme bleibt im Innenraum).
- c) Formuliere drei Verhaltensregeln bei hohen Temperaturen und hoher UV-Belastung.
Zurück zum Anfang: Der Magnetkran hält den Schrott über das Magnetfeld, der Kompass folgt dem Erdmagnetfeld, und am Rhein schützt du dich vor UV-Strahlung durch Schatten, Kleidung und Sonnencreme.