Magnetische Kräfte und die Entdeckung des Elektro-Magnetismus
Eisen, Nickel und Kobald werden von Magneten angezogen. Streut man Eisen-Feilspäne auf eine Glasscheibe, die über einem Stabmagnet liegt, kann man den Verlauf der Magnet-Feldlinien erkennen:
Wirkung der magnetischen Kraft
Das Magnetfeld übt auf bewegte Ladungen eine Kraft aus, die Lorentzkraft. Sie wirkt senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung. Mit dem Magnetfeld wird keine Energie ausgetauscht, es ist nur ein Vermittler.
Das Magnetfeld übt auch Kräfte auf Magnete und magnetisierbare Körper aus ( Magnete und langgestreckte Proben aus magnetisierbaren Materialien richten sich immer entlang der Feldlinien bzw. antiparallel zu diesen aus, d.h. der magnetische Südpol eines Probemagneten richtet sich entlang der Feldlinien zum Nordpol des erzeugenden Feldes aus.
Dieser Effekt wird z. B. beim Magnetkompass ausgenutzt, bei dem sich die Kompassnadel, ein magnetischer Dipol, nach dem Erdmagnetfeld ausrichtet. Weitere Beispiele sind Zugmagnete, Haltemagnete und Elektromagnete an Magnetkränen.
Da sich ungleichnamige Pole anziehen und gleichnamige abstoßen, sind zwei Magnete bestrebt, ungleichnamige Pole einander anzunähern.
Baden-Württemberg, Sachsen-Anhalt und Thüringen weisen ein eigenständiges Wahlpflicht-fach „Technik“ in den meisten Schulformen aus. In allen drei Ländern wird ein technikorientiertes Fach mit eigenständigem Technikanteil angeboten, in Thüringen und Baden-Württemberg sogar im Pflichtbereich. Einige Bundesländer wie Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen oder das Saarland bieten Technik als eigenständiges „Fach Technik“ in einzelnen Schulformen (zum Beispiel Niedersachsen in der Haupt-, Real- und Oberschule) an. Ein technikorientiertes Pflichtfach ist in den meisten Ländern vorgesehen, oftmals als Fächerverbund in der Unterstufe, z.B.„Naturwissenschaften/Technik“ in Hamburg oder durchgängig wie „Wirtschaft-Arbeit-Technik“ in Brandenburg oder Bremen.
Dadurch erwerben sie die Fähigkeit, gegenwärtige und künftige durch Technik mitbestimmte Lebensverhältnisse verantwortungsbewusst mitzugestalten und erhalten eine Berufsorien-tierung für eine technisch geprägte Berufswelt.
Im Technikunterricht sollten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit haben, selbständige Lösungen zu konstruieren und anzufertigen. Gerade Schüler mit Problemen im sprachlich-kognitiven Bereichen (z.B. mit mangelnden Lese- und Sprachkenntnissen) erhalten im Technikunterricht neue Motivation zum Lernen in der Schule. Halten Sie deshalb den Praxisanteil (eigenständige Werkarbeit) hoch!
- Nutzen Sie die Motivation der Schüler zu praktischem Arbeiten: hier können sie sich
besser entfalten, wirklich aktiv im Unterricht arbeiten, selbstbestimmt lernen.
Hier werden sie in die für Technik typischen Methoden und Handlungsformen in den Bereichen Planen, Konstruieren, Herstellen, Bewerten und Verwenden eingeführt. Dadurch erwerben sie die Fähigkeit, gegenwärtige und künftige durch Technik mitbestimmte Lebensverhältnisse verantwortungsbewusst mitzugestalten und erhalten eine Berufsorientierung für eine technisch geprägte Berufswelt.
Pferd und Reiter sind auf einer Pleuelstange am Ende festgeleimt. Durch den Kurbelhub wird der Pferdekörper angehoben und abgesenkt und dabei gleichzeitig nach vorne und hinten bewegt. Die Pleuelstange sitzt beweglich auf der Kurbelwelle und hat einen einstellbaren Hub.
Im Bild links die anspruchsvolle Version, bei der Pferdekopf, Vorder- und Hinterbeine beweglich angeordnet sind und durch eine Schubstange mit Hebel und Mitnehmer auf der Rückseite bewegt werden.
Um die Arbeit zu erleichtern gibt es Druckvorlagen zur Herstellung der Bauteile:
Die Bauteile auf den farbig ausgedruckten Vorlage-Seiten mit der Schere ausschneiden und mit Klebstift auf Sperrholz aufkleben! Dann mit der Laubsäge aussägen.
Einfachlösung: Pferd und Reiter werden als ein Element durch das Kurbelgetriebe bewegt.
Aufgabe mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad: Kopf und Beine des Pferdes bewegen sich wie im Galopp
Da Strom nicht zur Verfügung stand, wurde der Elektromagnetismus erst sehr spät entdeckt:
1820: Der Däne Hans Christian Oerstedt entdeckte einen Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität:
Er schickte elektrischen Strom aus einer Batterie durch einen dünnen Leiterdraht; eine danebenstehende Kompassnadel wurde dabei durch das entstehende ringförmige Magnetfeld abgelenkt.
1820: Der Franzose Ampère entdeckte bald darauf, dass ein zu einer Spule gewickelter Leiterdraht ein Magnetfeld wie ein Stabmagnet besitzt. Kehrt man die Stromrichtung um, wird auch das Magnetfeld umgepolt.
Die Stärke des Magnetfeldes nimmt mit der Stromstärke und der Wicklungszahl zu.
1820 Arago/ Gay Lussac:
Durch einen Weicheisenkern in der Spule vervielfacht sich die magne-tische Feldstärke, ohne dass die Stromstärke erhöht werden muss.
1825 Sturgeon
Ein ring- oder hufeisenförmiger Eisenkern erzeugt mit Hilfe einer Spulenwicklung ein sehr starkes Magnetfeld.
Am stärksten ist das Magnetfeld zwischen den Polen ausgeprägt.