Magnetismus & Elektromagnetismus: Magnetfeld, Motor, Induktion & Generator | Sek I

Vom Erfahrbaren zum Modell: der rote Faden des Themas

Magnetismus gehört zu den wenigen physikalischen Themen, bei denen Lernende sofort etwas erleben können: Zwei Magnete stoßen sich ab, obwohl sie sich nicht berühren. Genau diese Fernwirkung ist der didaktische Anker. Aus ihr entsteht die Notwendigkeit eines Feldbegriffs – der Raum um den Magneten hat eine Eigenschaft, die sich an jedem Ort prüfen lässt. Eisenfeilspäne und kleine Kompassnadeln machen diese Eigenschaft sichtbar; wichtig ist dabei die Klarstellung, dass Feldlinien ein Darstellungsmittel sind und keine realen Fäden im Raum. Diese Unterscheidung zwischen Phänomen und Modell zieht sich durch das gesamte Thema.

Der zweite Schritt ist das Elementarmagnetmodell. Es erklärt in einer für die Sekundarstufe I angemessenen Weise, warum ein zerbrochener Magnet wieder zwei vollständige Magnete ergibt, warum sich Eisen magnetisieren lässt und warum ein Magnet durch Erhitzen oder starke Erschütterung seine Wirkung verliert: Die Elementarmagnete werden ausgerichtet oder wieder in Unordnung gebracht. Das Modell hat Grenzen, und es lohnt sich, diese offen zu benennen – gerade dadurch lernen Lernende, was ein physikalisches Modell leistet und was nicht.

Material zu Magnetismus und Elektromagnetismus

Die folgenden Einheiten führen vom Dauermagneten über das Feldmodell bis zu den technischen Anwendungen – einzeln einsetzbar oder als durchgehende Reihe.

Ein Reihenverlauf vom Dauermagneten zum Generator

Der Einstieg gelingt am besten mit einer Sortieraufgabe: Welche Gegenstände werden von einem Magneten angezogen, welche nicht? Daraus ergeben sich die ferromagnetischen Stoffe Eisen, Nickel und Cobalt als Gruppe – und die für viele überraschende Feststellung, dass Aluminium und Kupfer nicht dazugehören. Es folgen die Pole und ihre Wechselwirkung, danach die Feldlinienbilder mit Eisenfeilspänen und kleinen Kompassnadeln. Der Kompass verbindet das Thema mit dem Erdmagnetfeld; hier lohnt der Hinweis, dass der geografische und der magnetische Pol nicht zusammenfallen und dass der magnetische Nordpol der Nadel zum magnetischen Südpol der Erde zeigt.

Im zweiten Teil steht der Übergang zum Elektromagnetismus. Der Schlüsselversuch ist der Oersted-Versuch: Eine Kompassnadel unter einem stromdurchflossenen Draht wird abgelenkt – elektrischer Strom erzeugt also ein Magnetfeld. Von dort führt der Weg zur Spule, zum Eisenkern und damit zum Elektromagneten, dessen Stärke sich über Stromstärke und Windungszahl gezielt verändern lässt. Auf dieser Grundlage werden Anwendungen erschlossen: Relais und Türöffner, der Elektromotor als Zusammenspiel von Magnetfeld und Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter und schließlich die Induktion, bei der eine Bewegung im Magnetfeld eine Spannung erzeugt. Der Generator schließt die Reihe und verbindet sie mit dem Thema Energieversorgung.

Für welche Stufe eignet sich das Material?

Differenzierung: Versuche, Modelle und Darstellungsformen

Magnetismus eignet sich gut für gestufte Arbeitsaufträge, weil sich fast jeder Versuch mit unterschiedlich viel Vorgabe durchführen lässt. Beim Feldlinienbild kann die eine Gruppe ein vorgegebenes Muster nachzeichnen und beschriften, die andere eine eigene Anordnung aus zwei Magneten untersuchen und das entstehende Bild deuten. Beim Elektromagneten erhält die eine Gruppe eine fertige Versuchsvorschrift, die andere die Aufgabe, selbst zu planen, wie sich der Einfluss der Windungszahl überprüfen lässt – einschließlich der Überlegung, was dabei konstant bleiben muss.

Sprachlich hilft die konsequente Trennung von Beobachtung und Erklärung. Beobachtungen werden zunächst gesammelt und protokolliert; erst danach wird das Elementarmagnetmodell herangezogen, um sie zu deuten. Für schwächere Lernende sind Bildkarten und Modellskizzen hilfreich, in die Ausrichtungen eingezeichnet werden; stärkere Lernende erklären Grenzfälle, etwa warum ein Magnet beim Erhitzen seine Wirkung verliert oder warum ein halbierter Stabmagnet erneut zwei Pole hat. Die Aufgaben liegen mit Lösungen vor, sodass sich Selbstkontrolle und arbeitsteiliges Vorgehen gut organisieren lassen.

Lehrplanbezug, Material und Leistungsüberprüfung

Magnetismus und Elektromagnetismus sind in den Kernlehrplänen der Länder fest verankert, meist gemeinsam mit der Elektrizitätslehre in einem Inhaltsfeld zu Elektrizität und Magnetismus. Der Aufbau vom Phänomen über das Modell zur technischen Anwendung entspricht dabei der üblichen Progression und bedient die Kompetenzbereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Die konkrete Jahrgangszuordnung unterscheidet sich je nach Land und Schulform; ein Abgleich mit dem schulinternen Lehrplan bleibt deshalb sinnvoll.

Ausstattungsseitig ist das Thema anspruchslos: Stabmagnete, Eisenfeilspäne, kleine Kompassnadeln, isolierter Draht, Eisennagel und eine Kleinspannungsquelle reichen für den größten Teil der Versuche. Für die Leistungsüberprüfung eignen sich das Zeichnen und Deuten von Feldlinienbildern, Erklärungsaufgaben zum Elementarmagnetmodell, das Beschreiben eines Versuchsaufbaus zum Elektromagneten sowie Transferaufgaben zu technischen Anwendungen. Zu den Aufgaben liegen Lösungen und Erwartungen vor, die sich als Vorlage für Übungen oder Klassenarbeiten nutzen lassen.

Wie ist das Material aufgebaut?

• Fachlich fundiertVon Fachlehrkräften erstellte Inhalte mit korrekter Fachterminologie.
• Direkt einsetzbarFertige Reihen mit Aufgaben – sofort im Unterricht nutzbar.
• Mit LösungenAlle Aufgaben inklusive ausführlicher Lösungswege.
• DifferenzierbarAufgabenformate lassen sich an unterschiedliche Lerngruppen anpassen.
• EditierbarBearbeitbare Formate – frei an Ihre Lerngruppe anpassbar.
• KombinierbarEinzelreihen lassen sich zu einer eigenen Unterrichtseinheit verbinden.

Weitere passende Unterrichtsreihen

• Strom und Elektrizität – Sek I
• Reihen- & Parallelschaltung verstehen
• Elektrische & magnetische Felder
• Teilchen in Feldern
• Kernlehrplan Physik Sekundarstufe I
• FachKomplett Physik – 70+ Unterrichtsreihen

Passende Sammlungen & Sparpakete

• Physik Sek I – Klasse 5–9
• Sparpaket Elektrizität & Magnetismus
• FachKomplett Physik
• Sekundarstufe I
• Sparpakete im Bundle

Häufige Fragen