Feldlinienmodell magnetischer Felder
Erfahre, wie das magnetische Feld eines Magneten mithilfe von Feldlinienmodellen visualisiert wird. Entdecke die Bedeutung von Feldlinien und erhalte Einblicke in homogene magnetische Felder. Interessiert? all das und mehr findest du im folgenden Text!
- Feldlinienmodell und Feldlinienbilder in der Physik
- Feldlinienmodell des magnetischen Felds
- Interpretation der magnetischen Feldlinien
- Verdeutlichung der Feldlinien mithilfe eines Kompasses
- Homogenes magnetisches Feld
- Feldlinienmodell magnetischer Felder – Zusammenfassung
- Häufig gestellte Fragen zum Thema Feldlinienmodell magnetischer Felder
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Grundlagen zum Thema Feldlinienmodell magnetischer Felder
Feldlinienmodell und Feldlinienbilder in der Physik
Das magnetische Feld eines Magneten lässt sich nur schwer darstellen. Es hilft, ein Feldlinienbild zur Veranschaulichung zu betrachten. Aber was ist ein Feldlinienbild und welche Eigenschaften haben Feldlinien? Im Folgenden werden diese und weitere Fragen zu den Themen Magnetfeld, Feldlinienmodell und Feldlinienbilder auf einfache Weise erklärt.
Feldlinienmodell des magnetischen Felds
Magnete haben einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol. Sie können andere Magnete anziehen und abstoßen. Magnete können auch magnetisierende Körper (zum Beispiel Gegenstände aus Metall) anziehen. Das geht jedoch nur bis zu einer bestimmten Distanz. Der Raum um den Magneten, in dem seine magnetische Kraft wirkt, nennt man magnetisches Feld.
- Den Wirkungsbereich eines Magneten nennt man magnetisches Feld. Es beschreibt die magnetische Kraftwirkung des Magneten.
Das magnetische Feld lässt sich vereinfacht durch sogenannte Feldlinien darstellen. Mehrere Feldlinien zusammen ergeben ein Feldlinienbild.
Beachte: Diese Linien existieren nicht wirklich, sie sind lediglich ein Hilfsmittel. Daher spricht man auch vom Feldlinienmodell.
Interpretation der magnetischen Feldlinien
Anhand magnetischer Feldlinien lassen sich die Eigenschaften der magnetischen Kraft darstellen.
Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, desto stärker ist die magnetische Kraft an diesem Ort. Im Feldlinienbild des Stabmagneten ist erkennbar, dass das magnetische Feld an den Polen stärker ist als weiter außen.
Die Richtung der Kraft, die auf den magnetischen Nordpol eines anderen Magneten wirkt, wird durch die Pfeile der Feldlinien angegeben. Daher zeigen die Pfeile außerhalb des Magneten auch immer vom eigenen Nordpol fort und zum Südpol hin.
Die magnetischen Feldlinien eines Magneten überschneiden sich nie. Auch wenn sie gekrümmt sind und deshalb nicht parallel verlaufen, überschneiden sich die einzelnen Linien nie. Das muss beim Zeichnen der Feldlinien beachtet werden.
Die Feldlinien besitzen keinen Anfang und auch kein Ende, sie verlaufen durch den Magneten hindurch. Im Inneren des Magneten verlaufen die Feldlinien vom magnetischen Südpol zum magnetischen Nordpol. Darin liegt der bedeutende Unterschied zum elektrischen Feldlinienmodell. Auch gibt es beim elektrischen Feldlinienmodell anstelle des Nord- und Südpols einen Plus- und einen Minuspol.
Verdeutlichung der Feldlinien mithilfe eines Kompasses
Mithilfe eines Kompasses lässt sich die magnetische Kraftwirkung an verschiedenen Orten im magnetischen Feld sichtbar machen.
Die Kompassnadel richtet sich im magnetischen Feld längs der Feldlinien aus. Der Nordpol der Kompassnadel zeigt dabei in Richtung der Pfeile der Feldlinien. Wird der Kompass an eine andere Stelle gebracht, so dreht sich die Nadel dementsprechend.
Der gleiche Vorgang geschieht auch bei einer Magnetisierung. Wird ein Stück Eisen in ein magnetisches Feld gebracht, so richten sich die Elementarmagnete in seinem Inneren entsprechend der Feldlinien aus – genauso wie die Kompassnadel. Dadurch kommt es zur Magnetisierung des Eisenstücks. Es besitzt nun einen magnetischen Nord- und Südpol.
Homogenes magnetisches Feld
Je nach Form des Magneten bildet sich ein ganz bestimmtes Magnetfeld aus. Das Magnetfeld eines Hufeisenmagneten unterscheidet sich sehr von dem eines Stabmagneten, das wir bisher betrachtet haben.
Bei einem Hufeisenmagnet verlaufen die Feldlinien innerhalb der U-Form annähernd parallel zueinander, also immer im gleichen Abstand. Dort wirkt an jedem Punkt nahezu die gleiche magnetische Kraft. Dort ist das magnetische Feld also annähernd konstant und ortsunabhängig. Man sagt: Das magnetische Feld ist homogen.
Feldlinienmodell magnetischer Felder – Zusammenfassung
Die folgenden Stichpunkte fassen noch einmal das Wichtigste zur Darstellung magnetischer Felder zusammen.
- Jeder Magnet ist von einem Magnetfeld umgeben.
- Der Wirkungsbereich des Magneten ist das Magnetfeld. Es gibt die magnetische Kraftwirkung an.
- Das Feldlinienmodell veranschaulicht das magnetische Feld. Die Feldlinien geben die Kraftrichtung an und zeigen außerhalb vom Magneten vom magnetischen Nord- zum Südpol.
- Die Feldlinien sind in sich geschlossen und es gibt keine Überschneidungen der Feldlinien eines Magneten.
- Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, desto stärker ist die Kraftwirkung an diesem Ort.
- Die Feldlinien dienen nur der Veranschaulichung. Sie sind nicht real.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Feldlinienmodell magnetischer Felder
Transkript Feldlinienmodell magnetischer Felder
Jennifer ist ins Labor von „Doc McNet“ eingedrungen, um seine neuesten Erfindungen auszuspähen. Sie hat diesen Hinweis, um die Tür zu den Entwürfen zu öffnen, ohne die Fallen auszulösen. Aber wie ist das bloß zu verstehen? Bei der Lösung des Rätsels hilft es, das „Feldlinienmodell magnetischer Felder“ zu verstehen. Zur Erinnerung: Magnete sind Körper, die einen magnetischen Nord- und Südpol haben, und andere Magnete anziehen, oder abstoßen. Sie können außerdem „magnetisierbare“ Körper, zum Beispiel aus Eisen, anziehen. All das klappt, ohne dass sich die Körper dabei berühren! Allerdings kann der Abstand nicht beliebig groß sein. Ab einer bestimmten Distanz bewegen sich die beiden Magnete nicht mehr aufeinander zu. Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, scheint nur in einem bestimmten RAUM um ihn herum zu wirken. Dieser Raum wird „magnetisches Feld“ genannt. Das magnetische Feld ist der „Wirkungsbereich“ eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Mithilfe sogenannter „Feldlinien“ kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Aber Achtung! Solche Linien sind nur ein Hilfsmittel, um die magnetische Kraftwirkung zu verdeutlichen – sie existieren nicht wirklich. Man spricht daher vom „Feldlinienmodell“. Diese Modellvorstellung ist aber ziemlich praktisch, denn anhand der Feldlinien können einige Eigenschaften der magnetischen Kraft dargestellt werden: Je dichter die Feldlinien an einem Ort beieinander liegen, desto stärker wirkt die magnetische Kraft an diesem Ort. Also ist das Magnetfeld hier direkt an den Polen stärker als beispielsweise hier außen. Die Pfeilspitzen der Feldlinien geben die Richtung der Kraft an, die auf den magnetischen Nordpol eines anderen Magneten wirkt. Deshalb zeigen die Feldlinien immer vom eigenen Nordpol des Magneten „weg“ und zu dessen Südpol „hin“. Sie sind in sich geschlossen und laufen auch durch den Magneten hindurch – es gibt also weder Anfang noch Ende. Magnetische Feldlinien überschneiden sich dabei nie, egal wie dicht sie beieinander liegen. Wenn wir einen drehbaren Magneten, wie zum Beispiel eine Kompassnadel, zur Hand nehmen, können wir die magnetische Kraftrichtung an verschiedenen Orten sichtbar machen. Bringen wir die Kompassnadel in das Magnetfeld, richtet sie sich längs der Feldlinien aus. Und zwar so, dass der Nordpol der Kompassnadel in Richtung der Feldlinien weist. Bringen wir sie an eine andere Stelle, dreht sich die Nadel entsprechend. Das macht auch deutlich, was bei einer „Magnetisierung“ passiert. Bringen wir nämlich ein Stück Eisen in das Magnetfeld, richten sich die „Elementarmagnete“ in seinem Inneren aus – so wie kleine Kompassnadeln. Durch diese Ausrichtung wird das Eisenstück „magnetisiert“ – es hat also nun ebenfalls einen magnetischen Nord- und Südpol. Die Richtung und Stärke eines Magnetfeldes können auch mit dem „Eisenspanexperiment“ veranschaulicht werden. Dabei werden feine Eisenspäne vorsichtig um einen Stabmagnet herum ausgestreut. Sie richten sich sofort entlang der Feldlinien aus. Neben dem Stabmagnet gibt es noch andere Bauformen, wie zum Beispiel den „Ringmagnet“, oder den „Hufeisenmagnet“. Aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Pole wird jeweils ein ganz „eigenes“ Magnetfeld ausgebildet. Aber natürlich funktioniert das Eisenspanexperiment auch hier. Du siehst also, dass die Feldlinien ganz gut darstellen können, was das magnetische Feld tatsächlich bewirkt. Bevor wir uns anschauen, wie Jennifer dieses Wissen weiterhilft, fassen wir das Wichtigste noch einmal zusammen. Jeder Magnet ist von einem Magnetfeld umgeben. Das Magnetfeld ist der „Wirkungsbereich“ des Magneten und vermittelt die magnetische Kraftwirkung. Veranschaulicht werden kann es mit dem „Feldlinienmodell“. Die Feldlinien zeigen dabei vom Nordpol zum Südpol und geben die Kraftrichtung an. Sie sind in sich geschlossen und überschneiden sich nicht. Je dichter die Feldlinien beieinander liegen, desto stärker ist die Kraftwirkung. Die Feldlinien sind allerdings nur ein Modell zur Veranschaulichung, sie sind nicht real. Zurück zu Jennifer! Welche Taste führt nun zum Ziel? Mal sehen, was die Eisenspäne sagen. Ah ja! Die Hufeisenform! Aber. Doc?
Feldlinienmodell magnetischer Felder Übung
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Beschreibe das magnetische Feld.
TippsEin Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben.
LösungMagneten:
Magneten sind Körper, die einen magnetischen Nordpol und Südpol haben. Sie ziehen andere Magneten an oder stoßen sie ab. Außerdem können sie magnetisierbare Körper anziehen.Magnetfeld:
Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.Feldlinien:
Das Magnetfeld an sich ist in der Realität nicht sichtbar. Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden.Somit können wir folgende Sätze bilden:
- Magneten üben eine Kraft auf andere Magneten aus.
- Das Magnetfeld ist in der Realität nicht sichtbar.
- Den Wirkungsbereich eines Magneten nennt man Magnetfeld.
- Magnetische Feldlinien veranschaulichen das magnetische Feld.
-
Vervollständige die Regeln zu magnetischen Feldlinien.
TippsDas magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.
Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden.Hier siehst du das Feldlinienbild eines Stabmagneten.
LösungMagneten haben eine Kraftwirkung aufeinander und auf andere magnetisierbare Stoffe.
Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Dabei handelt es sich um ein Modell – Feldlinien sind also nicht real.
Für dieses Modell gelten folgende Regeln:
- Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
- Feldlinien sind geschlossen.
- Feldlinien schneiden sich nicht.
- Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.
-
Überprüfe die Feldlinienbilder der Magneten.
TippsFeldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
Feldlinien sind geschlossen und schneiden sich nicht.
LösungDas magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht als Modell dargestellt werden.
Für dieses Modell der Feldlinien gilt:
- Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
- Feldlinien sind geschlossen.
- Feldlinien schneiden sich nicht.
- Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.
Wir überprüfen die Feldlinien bei den Bildern:
Feldlinienbild des Ringmagneten:
Dieses Bild ist korrekt.Feldlinienbild des Hufeisenmagneten:
Dieses Bild ist inkorrekt: Die Richtung der Feldlinien muss vom Nordpol zum Südpol zeigen. Hier ist es aber umgekehrt.Feldlinienbild des Stabmagneten (komplett):
Dieses Bild ist ebenfalls inkorrekt: Zwei Feldlinien beim Südpol schneiden sich, was nicht sein darf.Feldlinienbild des Stabmagneten (Ausschnitt):
Dieses Bild ist auch korrekt. -
Untersuche die magnetische Kraftwirkung an den einzelnen Positionen.
TippsJe dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.
Die magnetische Wirkung ist an den Polen am größten.
LösungMagneten üben Kräfte auf andere Magneten und magnetisierbare Gegenstände aus. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben.
Mithilfe von Feldlinien kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Dabei gelten folgende Regeln:
- Feldlinien zeigen vom Nordpol zum Südpol. Sie geben die Kraftrichtung an.
- Feldlinien sind geschlossen.
- Feldlinien schneiden sich nicht.
- Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.
Um Aussagen über die Kraftwirkung an den einzelnen Positionen zu treffen, müssen wir die letzte Regel berücksichtigen:
- Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, umso größer ist die Kraftwirkung.
Anhand des Feldlinienbildes erkennen wir, dass die magnetische Wirkung an den Polen am größten ist, also bei Position $3$. Dort, wo die Pole aufeinandertreffen, bei Position $4$, ist die Kraftwirkung hingegen gleich null. Bei Position $1$ sind die Feldlinien dichter als bei Position $2$. Somit ergibt sich folgende Reihenfolge (beginnend mit der kleinsten Kraftwirkung):
- Position $4$
- Position $2$
- Position $1$
- Position $3$
-
Gib an, welche Gegenstände von einem Magnetfeld umgeben sind.
TippsDas magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.
Papier ist beispielsweise nicht von einem magnetischen Feld umgeben.
LösungMagneten üben Kräfte auf andere Magneten und auf magnetisierbare Körper aus.
Diese Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, wirkt nicht nur in direktem Kontakt mit dem Magneten, sondern auch in einem Raum um ihn herum. Dieser Raum wird magnetisches Feld genannt. Jeder Magnet ist von einem magnetischen Feld umgeben. Das magnetische Feld ist der Wirkungsbereich eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung.
Körper, die keine Magnete sind, sind auch nicht von einem magnetischen Feld umgeben.Folgende Körper sind von einem magnetischen Feld umgeben:
- Hufeisenmagnet
- Kompass (in ihm steckt ein Magnet)
Folgende Körper sind nicht von einem magnetischen Feld umgeben:
- Holz
- Nagel
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Leite anhand der Abbildung Aussagen zum Erdmagnetfeld ab.
TippsDie Feldlinien verraten uns, wo der Nordpol und wo der Südpol des Erdmagnetfeldes ist. Denn wir wissen: Feldlinien verlaufen immer vom Nordpol zum Südpol.
Diese Abbildung verrät dir, wie wir uns modellhaft das Erdmagnetfeld vorstellen können.
LösungAuch die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Dieses können wir uns modellhaft als Magnetfeld eines Stabmagneten vorstellen. Das kannst du anhand der abgebildeten Feldlinien erkennen.
Die Feldlinien verraten uns auch, wo der Nordpol und wo der Südpol des Erdmagnetfeldes ist. Denn wir wissen: Feldlinien verlaufen immer vom Nordpol zum Südpol. Somit gilt:
Das Erdmagnetfeld besitzt am geografischen Nordpol einen magnetischen Südpol. Am geografischen Südpol ist somit der magnetische Nordpol.
Das liegt daran, dass festgelegt wurde, dass der Nordpol einer Magnetnadel auf der Erde der Pol ist, der in die geografische Nordrichtung zeigt. Erst später wurde erkannt, dass die Erde selbst von einem Magnetfeld umgeben ist.Übrigens: Geografische und magnetische Pole befinden sich nicht exakt am gleichen Ort, sondern stehen etwas schräg zueinander.
Die magnetische Kraft ist an den Polen besonders groß, da hier die Feldlinien besonders dicht verlaufen.
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Besser erklärt als dieser dude den sie Lehrer nennen…🤫🧏♂️ 😮💨👍👍👍
Gutes video:)
Ich mag dein Vidio sehr 😁😁😁😁😁😁
😇🖐👏hat sehr geholfen
In der Stunde als ich mein Wissen darüber geliefert hab hatte ich plötzlich diesen stolzen Moment wo man denkt das man intelligenter geworden ist.