Unterrichtsvorbereitung Magnetismus: Material sichten und kürzen

Für eine Doppelstunde zu Magnetismus reicht aus der Reihe meist ein Versuch zu Feldlinien mit Eisenfeilspänen oder Kompassnadeln, ergänzt um einen selbstgebauten Elektromagneten. Die Unterrichtsvorbereitung sollte vorher klären, ob genügend Spulendraht und Eisenkerne für ein Schülerexperiment in der Sammlung vorhanden sind.

Material zu diesem Artikel

Die im Text erwähnten Unterrichtsmaterialien auf einen Blick. Digitaler Download, sofort einsetzbar.

Magnetismus - Unterrichtsreihe SEK I €9,99Ansehen Waagerechter Wurf & Kreisbewegung - Unterrichtsreihe €19,99Ansehen

Aus der Reihe einen Versuchstyp herausgreifen

Die Unterrichtsreihe zu Magnetismus behandelt Permanentmagnete, Feldlinien, Erdmagnetfeld und Elektromagnetismus, für eine einzelne Doppelstunde reicht meist nur einer dieser Bausteine mit einem passenden Versuch.

Für den Einstieg eignet sich die Sichtbarmachung von Feldlinien am besten, weil sie ohne großen Aufbau auskommt und der Klasse ein unmittelbares Bild liefert, auf das spätere Stunden aufbauen können.

Für eine leistungsstärkere Lerngruppe eignet sich am Ende der Stunde ein kurzer Ausblick auf das Erdmagnetfeld als natürliches Beispiel, für eine Lerngruppe mit weniger Zeit reicht die alleinige Arbeit mit dem Stabmagneten völlig aus.

Feldlinien mit Eisenfeilspänen zeigen

Eisenfeilspäne auf einer Folie über einem Stabmagneten zeigen die Feldlinien anschaulich, sollten aber wegen der feinen Späne mit Vorsicht gehandhabt werden, damit sie nicht in Augen oder Atemwege gelangen. Eine geschlossene Folie zwischen Spänen und Magnet verhindert das zuverlässig.

Für ein Schülerexperiment in Kleingruppen reicht ein Satz aus Magnet, Folie und Spänen pro Gruppe, der Aufbau selbst dauert kaum mehr als zwei Minuten.

Als Bewertungskriterium für diesen Versuch eignet sich, ob die Klasse aus dem Feldlinienbild korrekt auf Nord- und Südpol des Magneten schließt, statt das Muster nur unkommentiert abzuzeichnen.

Elektromagnet als Demonstrations- oder Schülerversuch

Ein selbstgebauter Elektromagnet aus Spulendraht, Eisenkern und Batterie eignet sich sowohl als Demonstration als auch, mit ausreichend Material, als Schülerexperiment, bei dem die Klasse die Stärke des Magnetfelds über die Zahl der Büroklammern misst, die er hält.

Bei längerem Dauerbetrieb kann sich die Spule spürbar erwärmen, weshalb der Elektromagnet nach jedem Test kurz stromlos geschaltet werden sollte, statt durchgehend angeschlossen zu bleiben.

Sicherheitsfragen spielen bei diesem Versuch kaum eine Rolle, solange die verwendete Spannung im Kleinspannungsbereich bleibt und niemand die Spule während des Betriebs direkt berührt.

Fehlvorstellung Magnetismus und elektrische Ladung

Manche Lernende setzen magnetische Anziehung mit elektrischer Ladung gleich, weil beide Phänomene unsichtbar wirken und Gegenstände anziehen können. Ein Versuch mit einem geladenen Kunststoffstab, der Papierschnipsel anzieht, im Kontrast zu einem Magneten, der nur Eisen anzieht, trennt beide Effekte deutlich.

Dieser Kontrastversuch lohnt sich in der Reihe zu Magnetismus ausdrücklich einzuplanen, weil die Verwechslung sonst bis in die Elektrizitätslehre hineinwirkt.

Eine weitere verbreitete Fehlvorstellung besteht darin, jeder Metallgegenstand werde von einem Magneten angezogen, obwohl das nur für ferromagnetische Stoffe wie Eisen, Nickel oder Kobalt gilt. Ein kurzer Test mit Aluminium oder Kupfer widerlegt diese Annahme direkt.

Weiterführendes Material und Landesbezug

Fehlt ein eingerichteter Fachraum für den Elektromagnet-Versuch, hilft das übertragbare Prinzip aus dem Beitrag zu Messen üben in Physik Sek I ohne eingerichteten Fachraum. Grundsätzliche Auswahlkriterien für Demonstrations- gegen Schülerexperiment liefert die Übersicht zur Unterrichtsvorbereitung in Physik: das Experiment vorbereiten.

Für die zeitliche Taktung innerhalb der Stunde hilft die Übersicht zu Material, Zeitbedarf und Stundenaufbau bei der Unterrichtsvorbereitung, für ein Thema mit ähnlichem Aufbauaufwand die Unterrichtsreihe zu waagerechtem Wurf und Kreisbewegung.

Beide Verweise helfen, den Zeitbedarf für Auf- und Abbau realistisch einzuplanen, statt ihn spontan während der laufenden Stunde zu unterschätzen und dadurch die eigentliche Auswertung zu verkürzen.

Landesvorgaben und Vertretungsfall

Wie Magnetismus im Berliner Rahmenlehrplan verortet ist, zeigt der Beitrag zum Rahmenlehrplan Physik Berlin zu Struktur und Unterrichtsplanung.

Fällt der Aufbau kurzfristig aus, hilft das übertragbare Prinzip aus Optik in der Vertretungsstunde ohne Aufbau auch für diesen Versuch, indem ein einfacher Kompass ohne weitere Vorbereitung genügt.

Für eine Lerngruppe, die zuvor bereits elektrische Stromkreise behandelt hat, lässt sich der Elektromagnet zusätzlich als Brücke zwischen beiden Themenfeldern nutzen, indem der Zusammenhang zwischen Stromstärke und Magnetfeldstärke kurz angerissen wird.

Häufige Fragen

Wie vermeide ich, dass Eisenfeilspäne in die Augen gelangen?

Am sichersten mit einer geschlossenen Folie oder Klarsichthülle zwischen Spänen und Magnet, sodass niemand direkt mit den losen Spänen hantiert. Nach dem Versuch sollten die Späne vollständig in einem verschließbaren Behälter gesammelt werden, statt lose auf dem Tisch liegen zu bleiben oder in Kleidung hängen zu bleiben.

Wie lange darf der selbstgebaute Elektromagnet am Stück laufen?

Als Faustregel wenige Minuten am Stück, danach sollte er kurz stromlos geschaltet werden, damit sich die Spule nicht spürbar erwärmt. Bei einem Schülerexperiment mit mehreren Testdurchläufen reicht es, zwischen den Messungen jeweils kurze Pausen einzuplanen und die Temperatur der Spule kurz zu prüfen.

Reicht eine Kompassnadel statt Eisenfeilspänen für die Feldlinien?

Für eine grobe Richtungsangabe ja, für ein vollständiges Bild des Feldlinienverlaufs sind Eisenfeilspäne aber anschaulicher, weil sie die Struktur des gesamten Feldes gleichzeitig zeigen. Eine Kombination beider Methoden in derselben Stunde liefert das vollständigste und für die Klasse überzeugendste Bild.