Der Hufeisenmagnet im Schulunterricht! – Diese Fakten zur praktischen Anwendung von Magneten sollten Sie kennen!
Von Viele Kinder kennen Hufeisenmagnete aus dem Physikunterricht in der Schule. Grundlegende Gesetze des Magnetismus lassen sich durch die Magnete in Hufeisenform am besten veranschaulichen. In Schulen werden Hufeisenmagnete (Brückenform) bei vielen anschaulichen Experimenten genutzt und können ebenfalls zum Basteln oder Heimwerken eingesetzt werden. Metallische Kleinteile aus Schreibtischschubladen, Nähkästchen und Werkzeugkästen lassen sich mit den hufeisenförmigen Magneten praktisch aufnehmen und entsprechend ihrem Verwendungszweck einordnen.
Magnetische Anziehungskraft anschaulich demonstrieren
Fachleute zufolge können Kinder und Jugendliche durch die Anwendung von Hufeisenmagneten leichter für Naturwissenschaften begeistert werden. Logische Zusammenhänge sowie die Lorentzkraft an metallischen Körpern können anhand der magnetischen Anziehungskraft anschaulich demonstriert werden. Unsichtbare Feldlinien wecken Neugier und Experimentierfreudigkeit der Schüler. Von Experten wird empfohlen, sich vor der Verwendung von Magneten über die Risiken zu informieren. Dekorative Hufeisenmagnete sind allerdings eher harmlos. Im Unterschied zu den Elektromagneten zählen Hufeisenmagnete zu den sogenannten Dauermagneten, die aufgrund ihrer speziellen Materialzusammensetzung permanent ein Magnetfeld innerhalb des Magneten sowie in ihrer unmittelbaren Umgebung erzeugen. Ein Hufeisenmagnet ist ebenso wie alle anderen Magnete mit zwei gegensätzlichen magnetischen Polen ausgestattet. Von Nord- und Südpol eines Magneten wirken starke Anziehungskräfte auf Körper aus ferromagnetischen Stoffen wie Nickel, Eisen oder Kobalt ein. Im der Fachsprache wird diese Kraft als Lorentzkraft bezeichnet. Genau definiert kann die Lorentzkraft als Kraft, die auf bewegte Ladungsträger innerhalb eines Magnetfelds einwirkt, bezeichnet werden. Wissenschaftler erklären dieses Phänomen mit der atomaren Struktur der Metalle. Die Bezeichnung „Magnet“ leitet sich wiederum vom magnetischen Magnetit-Mineral ab, das ursprünglich aus der griechischen Region Magnesia stammen soll. Der Überlieferung zufolge begegnete der antike Historiker Plinius allerdings im türkischen Ida-Gebirge einen Hirten namens Magnes, der genagelte Schuhe und einen mit einer metallischen Spitze verzierten Wanderstock mit magnetischen Kräften trug. Der Hufeisenmagnet besitzt im Vergleich mit einem Stabmagneten eine höhere Haftkraft, da der Stabmagnet nicht gleichzeitig beide Pole mit Metallteilen in Kontakt bringen kann. Die Haftkraft eines Magneten ist ebenfalls von dessen Größe abhängig.
Magnete mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten
Das Magnetfeld eines Hufeisenmagneten wird durch dessen Feldlinien bestimmt, die sich von der Innenseite des Nordpols zum gegenüberliegenden Südpol bewegen und ein homogenes Magnetfeld aufbauen. Feldlinien verlaufen in Bögen um einen Hufeisenmagneten von der Nordpol-Außenseite in Richtung Südpol-Außenseite, ohne dass es zu Überschneidungen kommt. Die Stärke der Magnetwirkung ist zudem vom Material des Magneten abhängig, wobei sogenannte Ferrit-Magnete lediglich relativ schwache Anziehungskräfte ausüben und nur bis zu einer maximalen Einsatztemperatur von 250 Grad verwendet werden können. Stärker sind Hufeisenmagnete aus Kobalt, Nickel oder Aluminium, die bis zu einer Höchsttemperatur von 500 Grad verwendbar sind. Magnete, die aus Materialien der seltenen Erde in Verbindung mit Bor und Eisen hergestellt werden, gelten aufgrund ihrer starken Haftkraft und ihrer hohen Magnetkraft als „Supermagnete“. Zur Herstellung von Hufeisenmagneten ist sprödes Neodym jedoch ungeeignet. Magnete mit hoher Haftkraft, Hufeisenmagnete sowie Magnete für unterschiedliche Anwendungszwecke sind im Fachhandel erhältlich. Bei diesem Fachhändler können neben Hufeisenmagneten auch Magnetsysteme, Magnetfolie sowie Magnetbänder für Büro, Schule und Werkstatt einfach online bestellt werden. Dauermagnete in Hufeisenform werden in der Industrie im Bereich Elektronik, Elektromechanik und Mechanik verwendet und kommen in Elektromotoren, Mikrowellengeräten, Fahrraddynamos und Windkraftanlagen zum Einsatz. Früher dienten Hufeisenmagnete als Feldmagnete, die in Lautsprechern von Radiogeräten eingesetzt wurden. Praktische Magnete in Großform können Metallteile, Schrott und Gefahrgüter anheben oder im Haushalt beim Aussortieren metallischer Gegenstände bei der Mülltrennung unterstützen.
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