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Aufgabe

Magnetismus-Denksport

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Skizze zur Aufgabenstellung

Zwei Stäbe sind äußerlich von völlig gleichem Aussehen. Ein Stab ist ein Magnet mit den Polen an den Enden des Stabes, der andere ein nicht magnetisierter Eisenstab.

Du sollst auf zwei verschiedene Arten herausfinden, welcher der beiden Stäbe der Magnet ist.

a)

In einem ersten Versuch steht dir neben den beiden Stäben noch eine Kompassnadel zur Verfügung.

Schildere deine Vorgehensweise und gib knappe Begründungen.

b)

In einem zweiten Versuch hast du nur noch die beiden Stäbe zur Verfügung.

Schildere auch hier deine Vorgehensweise und gib knappe Begründungen.

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a)

Es werde angenommen, dass man zunächst das unmagnetisierte Eisenstück in Händen hat.

Nähert man das Ende z.B. dem Nordpol der Kompassnadel, so wird diese angezogen. Nähert man das Ende dem Südpol der Kompassnadel, so wird die Kompassnadel wiederum angezogen. Der Grund für die Anziehung ist in beiden Fällen die magnetische Influenzierung des Eisenstabes durch den jeweiligen Pol der Kompassnadel. Nähert man nun das andere Ende des Eisenstabes jeweils dem Nord- und Südpol der Nadel so kommt es wiederum zur Anziehung aus dem gleichen Grund wie oben.

Nähert man dagegen den Magneten der Kompassnadel (im Beispiel mit dem Südpol), so wird ein Pol der Kompassnadel angezogen, dagegen der andere abgestoßen. Dies ist auch so, wenn man nicht den Süd- sondern den Nordpol annähert.

b)

Man legt einen Stab auf den Tisch. Diesem nähert man den anderen Stab wie es in der folgenden Animation dargestellt ist.

Fall 1: Der angenäherte Stab sei der Magnet (z.B. Nordpol unten). In allen dargestellten Situationen wird der Eisenstab magnetisch influenziert, es kommt stets zur Anziehung.

Fall 2: Der angenäherte Stab sei der Eisenstab. Nähert man den Eisenstab einem Pol des Magneten, so tritt wieder magnetische Influenzierung im Eisenstab auf, es kommt zur Anziehung. Nähert man allerdings den Eisenstab der Mitte des Stabmagneten (neutrale Zone), so findet in dem fast feldfreien Raum in diesem Bereich des Stabmagneten keine Influenzierung statt und somit kommt es auch zu keiner Anziehung. Mit Hilfe dieses Falles lassen sich also die beiden Stäbe unterscheiden.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Permanentmagnetismus