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Feldlinienmodell magnetischer Felder

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Team Digital
Feldlinienmodell magnetischer Felder
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Grundlagen zum Thema Feldlinienmodell magnetischer Felder

Inhalt

Feldlinienmodell und Feldlinienbilder in der Physik

Das magnetische Feld eines Magneten lässt sich nur schwer darstellen. Es hilft, ein Feldlinienbild zur Veranschaulichung zu betrachten. Aber was ist ein Feldlinienbild und welche Eigenschaften haben Feldlinien? Im Folgenden werden diese und weitere Fragen zu den Themen Magnetfeld, Feldlinienmodell und Feldlinienbilder auf einfache Weise erklärt.

Feldlinienmodell des magnetischen Felds

Magnete haben einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol. Sie können andere Magnete anziehen und abstoßen. Magnete können auch magnetisierende Körper (zum Beispiel Gegenstände aus Metall) anziehen. Das geht jedoch nur bis zu einer bestimmten Distanz. Der Raum um den Magneten, in dem seine magnetische Kraft wirkt, nennt man magnetisches Feld.

  • Den Wirkungsbereich eines Magneten nennt man magnetisches Feld. Es beschreibt die magnetische Kraftwirkung des Magneten.

Das magnetische Feld lässt sich vereinfacht durch sogenannte Feldlinien darstellen. Mehrere Feldlinien zusammen ergeben ein Feldlinienbild.

Feldlinienmodell Stabmagnet

Beachte: Diese Linien existieren nicht wirklich, sie sind lediglich ein Hilfsmittel. Daher spricht man auch vom Feldlinienmodell.

Interpretation der magnetischen Feldlinien

Anhand magnetischer Feldlinien lassen sich die Eigenschaften der magnetischen Kraft darstellen.

Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, desto stärker ist die magnetische Kraft an diesem Ort. Im Feldlinienbild des Stabmagneten ist erkennbar, dass das magnetische Feld an den Polen stärker ist als weiter außen.

Die Richtung der Kraft, die auf den magnetischen Nordpol eines anderen Magneten wirkt, wird durch die Pfeile der Feldlinien angegeben. Daher zeigen die Pfeile außerhalb des Magneten auch immer vom eigenen Nordpol fort und zum Südpol hin.

Die magnetischen Feldlinien eines Magneten überschneiden sich nie. Auch wenn sie gekrümmt sind und deshalb nicht parallel verlaufen, überschneiden sich die einzelnen Linien nie. Das muss beim Zeichnen der Feldlinien beachtet werden.

Die Feldlinien besitzen keinen Anfang und auch kein Ende, sie verlaufen durch den Magneten hindurch. Im Inneren des Magneten verlaufen die Feldlinien vom magnetischen Südpol zum magnetischen Nordpol. Darin liegt der bedeutende Unterschied zum elektrischen Feldlinienmodell. Auch gibt es beim elektrischen Feldlinienmodell anstelle des Nord- und Südpols einen Plus- und einen Minuspol.

Verdeutlichung der Feldlinien mithilfe eines Kompasses

Mithilfe eines Kompasses lässt sich die magnetische Kraftwirkung an verschiedenen Orten im magnetischen Feld sichtbar machen.

Feldlinienbilder Beispiele

Die Kompassnadel richtet sich im magnetischen Feld längs der Feldlinien aus. Der Nordpol der Kompassnadel zeigt dabei in Richtung der Pfeile der Feldlinien. Wird der Kompass an eine andere Stelle gebracht, so dreht sich die Nadel dementsprechend.
Der gleiche Vorgang geschieht auch bei einer Magnetisierung. Wird ein Stück Eisen in ein magnetisches Feld gebracht, so richten sich die Elementarmagnete in seinem Inneren entsprechend der Feldlinien aus – genauso wie die Kompassnadel. Dadurch kommt es zur Magnetisierung des Eisenstücks. Es besitzt nun einen magnetischen Nord- und Südpol.

Homogenes magnetisches Feld

Je nach Form des Magneten bildet sich ein ganz bestimmtes Magnetfeld aus. Das Magnetfeld eines Hufeisenmagneten unterscheidet sich sehr von dem eines Stabmagneten, das wir bisher betrachtet haben.
Bei einem Hufeisenmagnet verlaufen die Feldlinien innerhalb der U-Form annähernd parallel zueinander, also immer im gleichen Abstand. Dort wirkt an jedem Punkt nahezu die gleiche magnetische Kraft. Dort ist das magnetische Feld also annähernd konstant und ortsunabhängig. Man sagt: Das magnetische Feld ist homogen.

Feldlinienmodell magnetischer Felder – Zusammenfassung

Die folgenden Stichpunkte fassen noch einmal das Wichtigste zur Darstellung magnetischer Felder zusammen.

  • Jeder Magnet ist von einem Magnetfeld umgeben.
  • Der Wirkungsbereich des Magneten ist das Magnetfeld. Es gibt die magnetische Kraftwirkung an.
  • Das Feldlinienmodell veranschaulicht das magnetische Feld. Die Feldlinien geben die Kraftrichtung an und zeigen außerhalb vom Magneten vom magnetischen Nord- zum Südpol.
  • Die Feldlinien sind in sich geschlossen und es gibt keine Überschneidungen der Feldlinien eines Magneten.
  • Je dichter die Feldlinien beieinanderliegen, desto stärker ist die Kraftwirkung an diesem Ort.
  • Die Feldlinien dienen nur der Veranschaulichung, sie sind nicht real.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Feldlinienmodell magnetischer Felder

Was ist ein Feldlinienbild?
Wie interpretiert man ein Feldlinienbild?
Wann sind Feldlinien parallel?

Transkript Feldlinienmodell magnetischer Felder

Jennifer ist ins Labor von „Doc McNet“ eingedrungen, um seine neuesten Erfindungen auszuspähen. Sie hat diesen Hinweis, um die Tür zu den Entwürfen zu öffnen, ohne die Fallen auszulösen. Aber wie ist das bloß zu verstehen? Bei der Lösung des Rätsels hilft es, das „Feldlinienmodell magnetischer Felder“ zu verstehen. Zur Erinnerung: Magnete sind Körper, die einen magnetischen Nord- und Südpol haben, und andere Magnete anziehen, oder abstoßen. Sie können außerdem „magnetisierbare“ Körper, zum Beispiel aus Eisen, anziehen. All das klappt, ohne dass sich die Körper dabei berühren! Allerdings kann der Abstand nicht beliebig groß sein. Ab einer bestimmten Distanz bewegen sich die beiden Magnete nicht mehr aufeinander zu. Die Kraft, die ein Magnet auf andere Körper ausübt, scheint nur in einem bestimmten RAUM um ihn herum zu wirken. Dieser Raum wird „magnetisches Feld“ genannt. Das magnetische Feld ist der „Wirkungsbereich“ eines Magneten und beschreibt dessen magnetische Kraftwirkung. Mithilfe sogenannter „Feldlinien“ kann das magnetische Feld vereinfacht dargestellt werden. Aber Achtung! Solche Linien sind nur ein Hilfsmittel, um die magnetische Kraftwirkung zu verdeutlichen – sie existieren nicht wirklich. Man spricht daher vom „Feldlinienmodell“. Diese Modellvorstellung ist aber ziemlich praktisch, denn anhand der Feldlinien können einige Eigenschaften der magnetischen Kraft dargestellt werden: Je dichter die Feldlinien an einem Ort beieinander liegen, desto stärker wirkt die magnetische Kraft an diesem Ort. Also ist das Magnetfeld hier direkt an den Polen stärker als beispielsweise hier außen. Die Pfeilspitzen der Feldlinien geben die Richtung der Kraft an, die auf den magnetischen Nordpol eines anderen Magneten wirkt. Deshalb zeigen die Feldlinien immer vom eigenen Nordpol des Magneten „weg“ und zu dessen Südpol „hin“. Sie sind in sich geschlossen und laufen auch durch den Magneten hindurch – es gibt also weder Anfang noch Ende. Magnetische Feldlinien überschneiden sich dabei nie, egal wie dicht sie beieinander liegen. Wenn wir einen drehbaren Magneten, wie zum Beispiel eine Kompassnadel, zur Hand nehmen, können wir die magnetische Kraftrichtung an verschiedenen Orten sichtbar machen. Bringen wir die Kompassnadel in das Magnetfeld, richtet sie sich längs der Feldlinien aus. Und zwar so, dass der Nordpol der Kompassnadel in Richtung der Feldlinien weist. Bringen wir sie an eine andere Stelle, dreht sich die Nadel entsprechend. Das macht auch deutlich, was bei einer „Magnetisierung“ passiert. Bringen wir nämlich ein Stück Eisen in das Magnetfeld, richten sich die „Elementarmagnete“ in seinem Inneren aus – so wie kleine Kompassnadeln. Durch diese Ausrichtung wird das Eisenstück „magnetisiert“ – es hat also nun ebenfalls einen magnetischen Nord- und Südpol. Die Richtung und Stärke eines Magnetfeldes können auch mit dem „Eisenspanexperiment“ veranschaulicht werden. Dabei werden feine Eisenspäne vorsichtig um einen Stabmagnet herum ausgestreut. Sie richten sich sofort entlang der Feldlinien aus. Neben dem Stabmagnet gibt es noch andere Bauformen, wie zum Beispiel den „Ringmagnet“, oder den „Hufeisenmagnet“. Aufgrund der unterschiedlichen Anordnung der Pole wird jeweils ein ganz „eigenes“ Magnetfeld ausgebildet. Aber natürlich funktioniert das Eisenspanexperiment auch hier. Du siehst also, dass die Feldlinien ganz gut darstellen können, was das magnetische Feld tatsächlich bewirkt. Bevor wir uns anschauen, wie Jennifer dieses Wissen weiterhilft, fassen wir das Wichtigste noch einmal zusammen. Jeder Magnet ist von einem Magnetfeld umgeben. Das Magnetfeld ist der „Wirkungsbereich“ des Magneten und vermittelt die magnetische Kraftwirkung. Veranschaulicht werden kann es mit dem „Feldlinienmodell“. Die Feldlinien zeigen dabei vom Nordpol zum Südpol und geben die Kraftrichtung an. Sie sind in sich geschlossen und überschneiden sich nicht. Je dichter die Feldlinien beieinander liegen, desto stärker ist die Kraftwirkung. Die Feldlinien sind allerdings nur ein Modell zur Veranschaulichung, sie sind nicht real. Zurück zu Jennifer! Welche Taste führt nun zum Ziel? Mal sehen, was die Eisenspäne sagen. Ah ja! Die Hufeisenform! Aber. Doc?

2 Kommentare

2 Kommentare
  1. NIIIIIICE

    Von Ichigo Kurosaki, vor 2 Monaten
  2. Ich habe sehr viel verstanden!

    Von taha, vor 5 Monaten
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