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Versuche

Magnetfeld eines Stabmagneten

Ziel des Versuchs

  • Qualitative Bestimmung des Verlaufs magnetischer Feldlinien

Darstellung mit einer Wasserwanne

 
Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Eine magnetisierte Stricknadel (Nordpol oben) schwimmt mit Hilfe eines Korkens senkrecht zur Wasseroberfläche.

Um die Struktur des Feldes eines Stabmagneten untersuchen zu können, bringen wir den Stabmagneten an ein Becken, in dessen Wasser eine magnetisierte Stricknadel (Nordpol oben) mit Hilfe eines Korkens senkrecht zur Wasseroberfläche schwimmt.

Bringt man den Stabmagnet wie skizziert an, so kann man den Einfluss von dessen Feld auf einen "Quasi-Nordpol" studieren (der Südpol der Stricknadel liegt soweit unterhalb des Stabmagneten, dass die Kraftwirkung auf ihn vernachlässigt werden kann.

Beobachtung des schwimmenden Magneten

Darstellung von Feldlinien mithilfe einer Wasserwanne, in der eine an einem Korken montierte Stricknadel im Wasser die Feldlinien des Magneten nachfährt

Bringt man nun die Stricknadel in den Nähe des Nordpols vom Stabmagneten und lässt dann die Nadel los, so bewegt sich diese - wie von Geisterhand geführt - auf einer ganz bestimmten Bahn zum Südpol. Man nennt diese vielen möglichen Bahnen, die sich je nach Einsatzpunkt der Nadel ergeben, Feldlinien.

Man versieht die Feldlinien mit einer Richtung: Die Richtung der Feldlinie in einem Punkt gibt die Richtung der Kraft an, die ein Nordpol erfahren würde, wenn man ihn an diesen Punkt bringen würde. Magnetische Feldlinien gehen also vom Nordpol aus und laufen zum Südpol.

Achtung: Die Magnetfeldlinien zeigen an jedem Punkt im Magnetfeld in die Richtung der dortigen Kraftwirkung. Die Kraftrichtung stimmt selbst bei langsamer Bewegung wie in diesem Versuch nicht exakt mit der sich ergebenden Bewegungsrichtung des Korkens überein.

 

 
Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Die Feldstruktur eines Stabmagneten kann mit Hilfe von Kompassnadeln (magnetische Dipole) dargestellt werden.

Darstellung mit Kompassnadeln

Man kann die Feldstruktur auch mit kleinen Kompassnadeln (magnetische Dipole) darstellen. Dies ist experimentell weniger aufwändig. Die Nordpole dieser Dipole stellen sich in Richtung der Feldlinie ein, falls die Nadel nicht zu groß ist.

 

 
Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Die Eisenspäne werden durch magnetische Influenz zu kleinen Dipolen, die sich längs der Feldlinien des Stabmagneten ausrichten.

Darstellung mit Eisenfeilspänen

Eine sehr hübsche Möglichkeit der Feldstrukturuntersuchung bietet sich, wenn man den Magneten unter eine Glasplatte legt und auf die Platte dann Eisenfeilspäne (viele kleine, zunächst unmagnetische Späne) streut. Die Späne werden durch magnetische Influenz zu kleinen Dipolen, die sich längs der Feldlinien ausrichten. Die Ausrichtung wird erleichtert, wenn man kurz an die Glasplatte klopft.