Nach Abschluss dieses Abschnitts werden Sie in der Lage sein, Folgendes zu tun:
- Erläutern Sie, was ein Kompass ist und wie er von einem Magneten beeinflusst wird.
- Verstehen Sie, wie ein Kompass uns hilft, auf der Erde zu navigieren.
Die meisten Menschen sind mit den allgemeinen Eigenschaften von Magneten vertraut, aber sie sind weniger vertraut mit der Quelle des Magnetismus. Das traditionelle Konzept des Magnetismus dreht sich um das Magnetfeld und den so genannten Dipol. Magnetfelder werden später in diesem Modul ausführlicher besprochen, aber im Moment beschreibt der Begriff „Magnetfeld“ einfach ein Raumvolumen, in dem eine Energieänderung auftritt. Diese Energieänderung kann erkannt und gemessen werden. Die Stelle, an der ein Magnetfeld aus einem Material austritt oder in ein Material eintritt, wird als Magnetpol bezeichnet.
Magnetische Pole wurden noch nie isoliert nachgewiesen, sondern treten immer paarweise auf, daher der Name Dipol. Daher ist ein Dipol ein Objekt, das einen magnetischen Pol an einem Ende und einen zweiten, gleichen aber entgegengesetzten, magnetischen Pol am anderen Ende hat.
Ein Stabmagnet kann als Dipol mit einem Nordpol an einem Ende und einem Südpol am anderen Ende betrachtet werden. Ein magnetisches Feld kann gemessen werden, wenn man den Dipol am Nordpol verlässt und den Magneten am Südpol zurückführt. Schneidet man einen Magneten in zwei Teile, so entstehen aus einem Magneten zwei Magnete oder Dipole. Dieses Zerschneiden und Erzeugen von Dipolen kann sich bis auf die atomare Ebene fortsetzen. Die Quelle des Magnetismus liegt also im Grundbaustein aller Materie…dem Atom. Die folgenden Applets zeigen, wie Magnete und ihre Pole miteinander wechselwirken.
Experiment 1
Experiment 2
Experiment 3
Bedeutung der magnetischen Pole
Was Sie oben beobachtet haben, ist das Verhalten der Nord- und Südpole eines Magneten. Ein Ende eines beliebigen Stabmagneten wird immer nach Norden zeigen wollen, wenn er frei schwebt. Dies nennt man den Nordpol des Magneten, oder einfach den Nordpol. Das gegenüberliegende Ende wird als Südpol bezeichnet. Die Nadel eines Kompasses ist selbst ein Magnet, und so zeigt der Nordpol des Magneten immer nach Norden, außer wenn er sich in der Nähe eines starken Magneten befindet. Wenn Sie in Experiment 1 den Kompass in die Nähe eines starken Stabmagneten bringen, zeigt die Nadel des Kompasses in Richtung des Südpols des Stabmagneten. Wenn Sie den Kompass vom Stabmagneten wegnehmen, zeigt er wieder nach Norden. Daraus kann man schließen, dass die Nordseite eines Kompasses von der Südseite eines Magneten angezogen wird.
Dies kann ein wenig verwirrend sein, da es scheint, dass das, was wir als Nordpol der Erde bezeichnen, eigentlich ihr magnetischer Südpol ist. Erinnern Sie sich daran, dass ein Kompass ein Magnet ist und der Nordpol eines Magneten vom Südpol eines Magneten angezogen wird. Diese Situation ist auch in Experiment 1 zu sehen & 2. Wenn man in Experiment 2 den Nordpol eines Magneten in Richtung des Südpols des anderen Magneten bewegt, ziehen sich die beiden Magnete an. Wenn man jedoch in Versuch 3 den Südpol eines Magneten in Richtung des Südpols eines anderen Magneten bewegt, stoßen sich die beiden Magnete ab und man kann sie nicht zusammen bewegen. Die Regel für Magnetpole ist, dass gleiche Pole sich abstoßen und ungleiche Pole sich anziehen.
Verwendung eines Kompasses
Da der Nordpol eines Kompasses immer nach Norden zeigen will, kann der Kompass uns bei der Navigation helfen. Mit einem Kompass können wir immer sagen, welche Richtung Norden ist, und wenn man Norden kennt, dann kennt man auch alle anderen Richtungen. Ein Kompass und eine Karte sind unverzichtbare Hilfsmittel beim Wandern im Wald. Da der nach Norden suchende Pol der Kompassnadel immer von Norden angezogen wird, muss die Erde wie ein riesiger Magnet sein, der an jedem Ende einen Magnetpol hat. Genau das ist der Fall, aber der magnetische Norden ist etwas anders als die Norddrehachse der Erde. Wissenschaftler glauben, dass die Bewegung des flüssigen Eisenkerns der Erde und andere Dinge für das Magnetfeld um die Erde verantwortlich sind.
Übersicht:
- Der Ort, an dem ein Magnetfeld beim Austritt oder Eintritt in ein Material festgestellt werden kann, wird Magnetpol genannt.
- Magnetische Pole wurden noch nie isoliert nachgewiesen, sondern treten immer paarweise auf, daher der Name Dipol.
- Ein Dipol ist also ein Objekt, das einen magnetischen Pol an einem Ende und einen zweiten, gleichen aber entgegengesetzten, magnetischen Pol am anderen Ende hat.
- Der nicht magnetische Pol eines Stabmagneten wird immer nach Norden zeigen wollen, wenn er frei hängt.