Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid

Magnetische Kreise

Lfdn Nr 134Mit dem Stellrad kannst du den Strom verändern, der durch den senkrechten Stab fließt. Beobachte die Magnete!

WORUM GEHT ES?
Vor der Zeit des Navigationsgeräts mussten alle Menschen, ob zu Wasser oder Land, einen Kompass benutzen, um nicht die Orientierung zu verlieren. Dennoch muss dieser nicht immer nach Norden zeigen. Wodurch die Richtung der Kompassnadel beeinflusst werden kann, lernt ihr an dieser Station. Außerdem lernt man, dass ein Magnetfeld durch einen fließenden elektrischen Strom erzeugt werden kann.

WESHALB IST DAS SO?
Der Kupferstab in der Mitte der Platte ist ein elektrischer Leiter. Regelt man die Spannung hoch, beginnt ein elektrischer Strom durch ihn zu fließen. Dieser Stromfluss erzeugt ein Magnetfeld, dessen Feldlinien konzentrische Kreise um den Leiter bilden. (Dies hat bereits 1820, als die Kenntnisse über die Elektrizität noch in den Kinderschuhen steckten, der dänische Physiker Christian Ørsted entdeckt.) Das bedeutet, es entsteht ein magnetisches Feld, dessen Feldlinien ringförmig um den Kupferstab verlaufen. Das Zentrum der Ringe liegt jeweils im Mittelpunkt der Kupferstange. Je nachdem wie stark der Strom ist, der durch den Leiter fließt, ist das Magnetfeld stärker oder schwächer.

Das erzeugte Magnetfeld kann mit Hilfe der kleinen Kompassnadeln unter der Glasplatte nachgewiesen werden. Sobald elektrischer Strom fließt, bewegen sie sich aus ihrer bisherigen Ausgangslage, d.h. Nord-Süd-Richtung, die durch das Erdmagnetfeld bestimmt ist, in die neue Richtung, die das Magnetfeld des Leiters vorgibt. Dabei ist die Auswirkung auf die Kompassnadeln umso größer, je näher sie an der Kupferstange liegen.
Würde der Strom in umgekehrter Richtung durch den Kupferstab fließen, würde sich auch das magnetische Feld umpolen. Genauer gesagt, würden die Feldlinien des Magnetfeldes dann andersherum um den Kupferstab verlaufen. Das würde sich auch in einer 180 Grad Drehung der Kompassnadeln äußern. Das ist gleichzeitig der Nachweis, dass die Ausrichtung der magnetischen Nadeln mit der Fließrichtung des elektrischen Stroms im Kupferstab zusammenhängt.

Alltagsbezug
Nähert man sich übrigens mit einem Smartphone (Kompass-App) dem Experiment, ist die Anzeige des Kompass durch das Magnetfeld des stromdurchflossenen Kupferstabes verfälscht. Zeigt der Kompass trotzdem die richtige Nord-Süd-Richtung, ist er nicht magnetisch, sondern GPS-basiert.

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