Mit nur grundlegenden Materialien wie einem Permanentmagneten, elektrischen Drähten und einer Batterie kann ein Lehrer verschiedene Möglichkeiten zum Magnetisieren eines Eisennagels demonstrieren. Er kann einen Nagel in einen Elektromagneten verwandeln oder ihn dauerhaft magnetisieren, indem er ihn mit einem anderen Magneten reibt. Einfache Experimente wie diese können im naturwissenschaftlichen Unterricht grundlegende Prinzipien des Magnetismus vermitteln und Diskussionen über Naturphänomene wie das Erdmagnetfeld anregen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Sie können einen Nagel magnetisieren, indem Sie ihn mit einem Magneten berühren, durch längeren Kontakt mit einem Magneten oder indem Sie daraus einen Elektromagneten bauen.
Längerer Kontakt mit einem Magneten
Der schnellste Weg, einen Nagel zu magnetisieren, besteht darin, einen längeren Kontakt mit einem Permanentmagneten ausreichender Stärke herzustellen. Sie können Permanentmagnete in Baumärkten und Hobbygeschäften und sogar auf Schrottplätzen kaufen. Permanentmagnete bestehen oft aus hartem Stahl und behalten ihren Magnetismus, nachdem sie magnetisiert wurden. Wenn er mit einem Nagelende in Kontakt gehalten wird, beginnt der Nagel Magnetismus zu zeigen und kann kleine Eisengegenstände wie Büroklammern und Eisenspäne aufnehmen. Obwohl es seinen Magnetismus verliert, sobald es den Kontakt mit dem Magneten unterbricht, wird der Nagel bei sehr langer Exposition, wie z. B. monatelangem Kontakt, dauerhaft magnetisiert.
Reiben mit einem Magneten
Das Reiben des Nagels mit dem Permanentmagneten bewirkt einen stärkeren, dauerhafteren Magnetismus im Nagel. Damit dies funktioniert, muss nur ein Pol des Magneten den Nagel in einer Richtung von einem Ende zum anderen streichen. Der Magnet muss nach jedem Schlag vollständig vom Nagel abgehoben werden, bevor mit dem nächsten begonnen wird. Der Magnetismus des Nagels nimmt mit jedem Schlag zu. Normalerweise dauert es etwa 20 bis 30 Hübe, bis der Nagel ausreichend magnetisiert ist. Das Streichen mit einem Pol eines Permanentmagneten funktioniert, weil es die Atome im Nagel so ausrichtet, dass sie in die gleiche Polarrichtung "aufgerichtet" werden, wodurch der Nagel einen Nord- und einen Südmagnetpol erhält.
Batterien und Kabel
Die dritte Methode zum Magnetisieren eines Nagels verwendet Elektromagnetismus und erfordert ein Stück isolierten Kupferdraht, eine Zange und eine Batterie oder eine Reihe von zusammengeklebten Batterien. Legen Sie ungefähr einen Zoll Kupferdraht von beiden Enden des Drahtes frei und wickeln Sie den mittleren Teil des Drahtes fest um den Nagel. Mehr Drahtwicklungen geben Ihnen einen stärkeren Magneten. Befestigen Sie jedes freiliegende Ende des Kupferdrahts an den gegenüberliegenden Batterieklemmen, um den Elektromagneten zu vervollständigen. Strom, der in einer Schleife um den Nagel durch den Draht fließt, erzeugt ein magnetisches Feld. Der Elektromagnet wird mit jeder zusätzlichen Spule stärker, die sich um den Nagel dreht. Die Erhöhung der Batteriespannung hat den gleichen Effekt. Beachten Sie, dass der Magnet nach einigen Minuten durch den Strom warm oder heiß werden kann; Achten Sie darauf, dass der Magnet nicht so heiß wird, dass er verbrennt.
Entmagnetisieren von Metall
Um der Klasse zu verdeutlichen, dass der erzeugte Magnetismus nur vorübergehend war, kann der Lehrer dann Möglichkeiten zur Entmagnetisierung des Nagels aufzeigen. Um einen durch längeren Kontakt oder Reiben magnetisierten Nagel zu entmagnetisieren, werden die ausgerichteten Atome durch Schlagen des Nagels auf eine harte Oberfläche oder auf den Boden fallen gelassen. Beim Elektromagneten wird das Magnetfeld durch einfaches Abnehmen eines Endes des Kupferdrahts von seinem Anschluss zerstört.