6 Magnetisches Feld - Lerntagebuch
Dieses Lerntagebuch soll mehrere Zwecke erfüllen:
Es soll als Leitfaden zur selbstgesteuerten Erarbeitung dienen. Dazu enthält es Aufgabenstellungen, Möglichkeiten zum Erwerb von Zusatzwissen und Übungsaufgaben. Die Methodenwahl ist dabei dir überlassen.
Es soll als Dokumentation dienen, was du bisher in den Lernprozess investiert hast. Zu diesem Zweck ist eine Checkliste eingebaut, auf welcher du deinen Fortschritt notieren kannst.
Nach dem Absolvieren eines Abschnittes sind Reflexionsseiten eingebaut. Auf diesen kannst du dein eigenes Wissen über die Thematik prüfen. Nach jeder Reflexion findet ein kurzes Gespräch mit deinem Lehrer statt. Somit bekommst du regelmäßig Feedback zu deinem Lernprozess
Die Führung des Lerntagebuchs wird nicht bewertet. Die Wertung des Lernbereichs setzt sich aus zwei Teilen zusammen:
Einem Wissenstest
Einer selbst vorbereiteten experimentellen Leistungskontrolle
Beide zusammen ergeben eine Gesamtpunktzahl. Den Zeitpunkt der Kontrollen bestimmst du selbst.
Der späteste Termin für eine der beiden Kontrollen ist der 01.04.2025. Bis dahin müssen beide Wertungen abgelegt worden sein.
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Checkliste: 6 Magnetisches Feld
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Planung der Unterrichtseinheiten
Plane hier dein Vorgehen. Beachte, dass das Pensum nur schaffbar ist, wenn auch zu Hause gearbeitet wird. Achte dabei auch auf dich selbst und gönne dir mal Pausen.
Datum
Geplante Tätigkeit
Leistungsermittlung?
04.03.2025
Heimarbeit
05.03.2025
Heimarbeit
24.03.2025
Heimarbeit
25.03.2025
Heimarbeit
26.03.2025
Spätester Termin für experimentelle Leistungskontrolle!
Heimarbeit
01.04.2025
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Experimentelle Leistungskontrolle:
Bestimmung der magnetischen Feldkonstante
Bestimmung der magnetischen Feldkonstante
- Bestimme zusammen mit einem Partner bzw. einer Partnerin die magnetische Feldkonstante mit Hilfe von zwei verschiedenen Spulen!
- Plane den Versuch selbstständig und bereite dafür ein Protokoll vor. Dieses wird am Ende der Experimentierstunde abgegeben.
Jedes Team gibt genau 1 Protokoll ab. - Führe den Versuch so oft durch, dass du sowohl statistische als auch systematische Messungenauigkeiten bestimmen kannst!
- Bewerte die Qualität der Messwerte!
Bewertungskriterien:
Kriterium
BE
Vollständigkeit des Protokolls (übliche Bestandteile mit entsprechender Funktion, 1 BE weniger pro fehlerhaftem Bestandteil)
/ 2 BE
Zeichnung des Versuchsaufbaus (Form, Beschriftung, Vollständigkeit)
/ 3 BE
Physikalische Vorbetrachtungen (Hypothese, benötigte Formeln)
/ 2 BE
Dokumentation der Vorgehensweise (Reproduzierbarkeit, Fachsprache)
/ 2 BE
Versuchsaufbau am Experimentiertag (Aufbau misst, was er messen soll, Vermeidung von groben Messfehlern)
/ 2 BE
Strukturierte Darstellung der Messwerte
/ 1 BE
Berechnung der Feldkonstanten (Darstellung der verwendeten Messwerte, Rechenweg, Ergebnis)
/ 3 BE
Systematische Fehlerbetrachtung (Angabe der absoluten Messungenauigkeiten für alle relevanten Größen, 1 BE weniger pro fehlender MU, maximal 2 BE weniger, Fehlerfortpflanzung, Ergebnis als absolute MU)
/ 4 BE
Statistische Fehlerbetrachtung (Vorgehensweise, Ergebnis als absolute MU)
/ 2 BE
Bewertung der Qualität der Messwerte (Vergleich, Entscheidung mit entsprechender Begründung, Mögliche Korrekturen am Versuchsaufbau)
/ 3 BE
Gesamt
/ 24 BE
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Roadmap - Magnetisches Feld
6 Magnetisches Feld
6.0 Wiederholung Magnetfelder
6.1 Magnetische Flussdichte
Magnetische Feldlinienbilder AR
4
Wiederholung Magnetismus aus Klassenstufe 7 und 9
Magnetische Feldlinienbilder
1
2
Miniexperimente: Magnetische Kraftwirkung
Wiederholung Elektrisches Feld (Lernbereich 5, LK 11)
3
5
Übungsaufgaben magnetische Flussdichte
Demonstrationsexperiment Magnetische Flussdichte
Definition magnetische Flussdichte
7
6
8
Reflexion 6.1: Vergleich E-Feld und B-Feld
9
6.2 Untersuchung spezieller Felder
SE: Homogenes Magnetfeld eines Hufeisenmagneten
SE: Homogenes Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule
SE: Erdmagnetfeld
11
12
10
Reflexion 6.2: Untersuchung spezieller Magnetfelder
13
6.3 Eigenschaften von Spulen
oder
Recherche: Magnetische Flussdichte Spule und relative Permeabilität
SE: Herleitung Magnetische
Flussdichte Spule
14
15
SE: Experimentelle Prüfung der
Rechercheergebnisse
Recherche: Relative Permeabilität
Dia-, Para- und Ferromagnetismus
Übungsaufgaben Eigenschaften von Spulen
17
16
Reflexion 6.3: Eigenschaften von Spulen
18
Experimentelle Leistungskontrolle Magnetische Feldkonstante
Der Wissenstest sollte zeitigstens nach Abschluss der Reflexion 6.2: Untersuchung spezieller Magnetfelder durchgeführt werden.
Zahlen neben den Themen bedeuten die entsprechenden Aufgabennummern.
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Leerseite für Notizen
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Aufgabenpool 6.0 Wiederholung Magnetfelder
- 1. Gib zu magnetischen Feldern die folgenden Informationen an:
- Namen und (häufige Farben) magnetischer Pole
- Kraftwirkung zwischen Magneten
- Nachweis magnetischer Felder - 2. Zeichne magnetische Feldlinienbilder folgender Objekte:
- Stabmagnet
- Hufeisenmagnet - 3. Stell dir vor, du stehst genau auf dem magnetischen Nordpol der Erde. (Zusatzinformation: Dieser befindet ironischerweise nicht weit weg vom geographischen Südpol in der Antarktis).
In welche Richtung wird eine Kompassnadel ausgelenkt, welche sich frei in alle drei Dimensionen drehen kann? Begründe deine Entscheidung!
(Alternativ auch als Vorbereitungsaufgabe über Lernsax)
Erledigt
- Zeichne mit Hilfe des Lehrbuchs die Feldlinienbilder eines Stabmagneten, einer stromdurchflossenen Spule und eines geraden, stromdurchflossenen Leiters!
Erledigt
Elektrisches und magnetisches Feld sind einander ziemlich ähnlich. Fasse zum elektrischen Feld die folgenden Informationen zusammen:
- Erklärung: homogenes/inhomogenes elektrisches Feld
- Eigenschaften elektrischer Feldlinien
- Allgemeine Informationen elektrische Feldstärke (Def., FZ, Einheit, Berechnung allgemein,...)
Erledigt
Nur kompatibel mit Android-Geräten. Leider :(
- Lade die App mit dem abgebildeten QR-Code herunter!
- Richte die Kamera auf die Abbildungen auf den Seiten 9 f.
- Erkunde magnetische Feldlinienbilder in der Augmented Reality!

Erledigt
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Führe die folgenden Mini-Experimente durch und frische dein Wissen über Magnete etwas auf! (Aufgabenstellungen aus Klassenstufe 7)
- Teste einzelne Dauermagnete an Büroklammern, einem Aluminiumtopf und einem Eisenkern!
- Nimm dir zwei Dauermagnete und teste die Kraftwirkung zwischen beiden!
- Schließe eine Spule (vielfach gewickelter Kupferdraht) an ein Stromversorgungsgerät an. Überprüfe, ob an einer Büroklammer in der Nähe des Magneten eine Kraftwirkung auftritt!
- Führe das vorherige Experiment durch, während sich in der Spule ein Eisenkern befindet. Stelle den Unterschied dar!
- Überprüfe, was beim Ein- und Ausschalten des Stromversorgungsgeräts passiert!
- Vertausche die Polung des Stromversorgungsgeräts. Prüfe mit einem Dauermagneten, wie sich das Magnetfeld um den Eisenkern ändert!
Erledigt
Du siehst bei am Experimentiertisch ein Experiment. Beschreibe deine Beobachtungen!
Erledigt
Erarbeite mit Hilfe des Lehrbuchs (oder anderer Quellen zum Beispiel LeifiPhysik) die folgenden Informationen zur magnetischen Flussdichte:
- Definition
- Formelzeichen
- Messgerät
- Gleichung für die Flussdichte um einen gerade stromdurchflossenen Leiter
- Erklärung, wie man diese Gleichung feststellen kann (Herleitung oder experimentelle Beschreibung
- Einheit
- Beispiele für besonders relevante Flussdichten
- Vektorielle Beschreibung der magnetischen Flussdichte (ohne Vektorprodukt -> Mathematik Klasse 12)
Erledigt
- Metzler S. 233 Nr. 1
- Metzler S. 233 Nr. 3
- Metzler S. 233 Nr. 4
Lösungen sind am Experimentiertisch.
Erledigt
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Die Darstellungen für stromdurchflossene Leiter und Spule entsprechen nicht den Standards für magnetische Feldlinienbilder. Gleichzeitig dienen sie aber einer schönen dreidimensionalen Darstellung der magnetischen Feldlinien.
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Reflexion 6.1 Vergleich E-Feld und B-Feld
Erledigt
Elektrisches Feld (E-Feld)
Magnetisches Feld (B-Feld)
Gemeinsamkeiten
Unterschied
Die folgenden Informationen muss ich noch nacharbeiten:
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
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6.2 Untersuchung spezieller Magnetfelder
- Aufgabenstellung:
Nimm experimentell das B-x-Diagramm für die Symmetrieachse einer stromdurchflossenen Spule auf! - Versuchsaufbau:
Hinweis: Beachte, dass der Magnetfeldsensor genau mittig durch die Spule geführt wird. Andernfalls kann es zu Ungenauigkeiten in Nähe des gewickelten Drahts kommen.
Hypothese:
Skizziere eine Vermutung´, welche Gestalt das Diagramm haben könnte!- Auswertung
Zeichne das B-x-Diagramm entsprechend der Anzeige auf dem Labquest. Empfohlen wird, die Anzeige selbst auch abzufotografieren.
Beachte bei deiner Zeichnung, Schwankungen vom Labquest sinnvoll auszugleichen!
Eine Fehlerbetrachtung entfällt hier.

Erledigt
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- Aufgabenstellung
Entscheide, inwiefern das Magnetfeld zwischen den Armen eines Hufeisenmagneten homogen ist! - Versuchsaufbau
Materialliste: Hufeisenmagnet, Blatt Papier, möglichst kariert, Bleistift, Labquest mit
Magnetfeldsensor - Durchführung
• Lege den Hufeisenmagneten auf das Blatt Papier. Übertrage seinen Grundriss Auf das Blatt
• Überlege dir ein engmaschiges, aber zeitlich umsetzbares Raster aus Punkten, an welchen die magnetische Flussdichte bestimmt werden soll.
• Gehe jeden einzelnen Punkt durch. Notiere die Messwerte möglichst klein direkt neben dem vermessenen Punkt. (Beachte, dass der Sensor immer in die gleiche Richtung zeigt!) - Fehlerbetrachtung
Schätze anhand von absoluter systematischer Messungenauigkeit und der von euch beobachteten Schwankung während der Messung ab, in welchem Bereich zwei Messwerte als konstant angenommen werden können! - Auswertung
Markiere farbig den Bereich, in welchem das magnetische Feld konstant ist. Beurteile, inwiefern bei diesem Magneten das Innere als homogenes magnetisches Feld betrachtet werden kann!
Erledigt
- Aufgabenstellung
Miss das Erdmagnetfeld in 8 verschiedenen Himmelsrichtungen, vom Erdbboden weg und zum Erdboden hin! - Auswertung
Beurteile, inwiefern…
• Die Ausrichtung des Magnetfeldsensors seine Genauigkeit beeinflusst!
• Die Magnetische Flussdichte durch Objekte im Raum beeinflusst wird!
Ergänzende Informationen: Metzler S. 231 oder Dorn-Bader S. 155 (Experimentiertisch)
Erledigt
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Reflexion 6.2 Untersuchung spezieller Magnetfelder
Erledigt
In den folgenden Fällen kann ich Bezeichnung homogenes Magnetfeld nutzen:
Die folgenden Informationen muss ich noch nacharbeiten:
Zu diesen Punkten habe ich noch Fragen:
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6.3 Eigenschaften von Spulen
- Erkläre die deduktive Erkenntnismethode in der Physik (Deduktion)!
- Recherchiere die folgenden Punkte:
• Proportionalitäten bzw. Abhängigkeiten zwischen magnetischer Flussdichte im Inneren einer langen stromdurchflossenen Spule entsprechenden Größen
• Herleitung der magnetischen Flussdichte im Inneren einer stromdurchflossenen Spule
• Magnetische Feldkonstante
• Relative Permeabilität - Prüfe die von dir recherchierten Proportionalitäten in einem geeigneten Experiment (vgl. Experiment Nr. 15)!
- Berechne aus geeigneten Messwerten die relative Permeabilität von Luft! Führe zu diesem Wert eine Fehlerbetrachtung für systematische Messungenauigkeiten durch!
- Erkläre die induktive Erkenntnismethode in der Physik (Induktion, Achtung! Hier kein physikalisches Phänomen)!
- Führe das Experiment unten durch und leite die Formel B=µ0⋅µr⋅lN⋅I für µr=1 her!
- Recherchiere zum Thema relative Permeabilität!
- Berechne aus geeigneten Messwerten die relative Permeabilität von Luft! Führe zu diesem Wert eine Fehlerbetrachtung für systematische Messungenauigkeiten durch!
- Aufgabenstellung:
Leite eine Gleichung für die magnetische Flussdichte im Inneren einer langen stromdurchflossenen Spule her! - Versuchsaufbau:
Materialliste: Schülerstromversorgungsgerät, Kabelbox, Regelbarer Widerstand, Labquest mit Magnetfeldsensor und Stromstärkesensor, Steckbretter, Ohmscher Widerstand (50Ω<R<100Ω), mehrere Spulen (500, 1000 oder 3000 Windungen).
Schaltplan: s. Rückseite - Hypothesen:
Je größer die elektrische Stromstärke , desto die magnetische Flussdichte.
Je größer die Windungszahl , desto die magnetische Flussdichte.
Je größer die Länge der Spule (nicht die Länge des Drahts), desto die magnetische Flussdichte.
Gehe bei allen Größen von einer direkten Proportionalität aus!
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- Metzler S. 247 Nr. 3
- Die Länge einer Spule mit 40 Windungen kann man wie bei einer Ziehharmonika ändern.
a) Berechne die Stromstärke, die im Inneren der Spule bei einer Länge von 30 cm eine magnetische Flussdichte von 0,02 mT erzeugt!
b) Die Spule wird nun auf 20 cm zusammengedrückt. Berechne den neuen Wert für B!
(Aus Dorn-Bader 2023) - Metzler S. 247 Nr. 2 (Superposition von magnetisschen Feldern, B=µ0⋅2πrI)
- Erkläre die Begriffe Dia-, Para- und Ferromagnetismus und deren Ursache! Was sind magnetische Momente (Kurzform!)?
- Nenne für jede Art des Magnetismus' drei Beispiele!
- Erkläre, wie man mit Hilfe der relativen Permeabilität auf die Art des Magnetismus' schließen kann!
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Reflexion 6.3 Eigenschaften von Spulen
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