• Stabmagneten

• Hufeisenmagneten

Schritt 1:

Halte das Ende des ersten Stabes an die Mitte des zweiten Stabes.

Schritt 2:

Beobachte, ob eine spürbare Anziehung entsteht.

Wichtiges Prinzip:

• Ein Magnet hat seine stärksten Pole an den Enden.

• In der Mitte eines Stabmagneten gibt es keinen Pol, also kaum magnetische Wirkung.

• Ein Eisenstab (Weicheisen) wird jedoch immer von einem Magneten angezogen, egal an welcher Stelle man ihn berührt.

📌 Auswertung

Fall A:

👉 Das Ende des Stabes zieht sich an die Mitte des anderen an → Der Stab, dessen Ende du testest, ist der Magnet, und der andere ist das Eisen.

Fall B:

👉 Keine Anziehung → Der Stab, dessen Mitte du berührst, ist der Magnet (weil seine Mitte nicht anzieht), und der Stab, dessen Ende du benutzt hast, ist das Eisen.

Kurz gesagt:

• Magnet-Ende + Eisen-Mitte → Anziehung

• Magnet-Ende + Magnet-Mitte → fast keine Anziehung

Damit kannst du eindeutig bestimmen, welcher Stab magnetisch ist.

1. Viel Stahl an Bord → starke magnetische Störungen

2. Elektrische Geräte erzeugen Magnetfelder

3. Störungen durch ferromagnetische Ladung

4. Hohe Präzisionsanforderungen der Navigation

Hitzedraht- und Weicheiseninstrument sind geeignet

Drehspuleninstrument ist nicht geeignet

misst Wärmewirkung (RMS), unabhängig von Richtung

Kraft kehrt bei Stromrichtungswechsel um → kein Ausschlag

Magnetisierung unabhängig von Stromrichtung

🥇 Metalle (sehr gute Leiter)

• Silber (Ag) – bester elektrischer Leiter überhaupt

• Kupfer (Cu) – fast so gut wie Silber, am häufigsten verwendet (Kabel usw.)

• Gold (Au) – sehr guter Leiter, zusätzlich extrem korrosionsbeständig

• Aluminium (Al) – leichter als Kupfer, etwas geringere Leitfähigkeit, oft in Hochspannungsleitungen

• Wolfram (W) – gute Leitfähigkeit, sehr hitzebeständig

• Messing & Bronze – Legierungen, gute Leitfähigkeit

🔩 Andere gute Leiter

• Graphit (Kohlenstoff in spezieller Form) – leitet wegen seiner delokalisierten Elektronen

• Salzschmelzen und Elektrolyte – leiten Strom durch Ionenbewegung

• Plasmen – extrem gute Leiter, da freie Elektronen und Ionen

⚡ Gute Wärmeleiter (Wärmeleitung)

(Häufig überlappend mit elektrischen Leitern)

• Diamant – bester Wärmeleiter überhaupt

• Kupfer

• Silber

• Gold

• Aluminium

• Kunststoffe

• Glas

• Keramik

• Gummi

• Trockene Luft

Isolatoren

Stromwärme ist die Wärme, die entsteht, weil elektrische Energie beim Durchgang von Strom durch einen Widerstand in Wärme umgewandelt wird.

Eine Sicherung ist ein Schutzelement in elektrischen Stromkreisen, das den Stromfluss automatisch unterbricht, wenn der Strom zu groß wird, um Leitungen und Geräte vor Überlastung oder Kurzschluss zu schützen.

Ein Widerstand ist ein Bauteil, das den elektrischen Strom begrenzt, indem es dem Stromfluss einen elektrischen Widerstand entgegensetzt und dabei Energie meist in Wärme umwandelt.

ans Christian Ørsted (1777–1851) war ein dänischer Physiker und Chemiker. Er entdeckte 1820 die elektromagnetische Wirkung eines elektrischen Stroms und zeigte damit erstmals den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus. Diese Entdeckung legte die Grundlage für die spätere Elektrodynamik. Ørsted arbeitete zudem an Gasgesetzen, prägte den Begriff „Elektrizität“ in der modernen Bedeutung und förderte die naturwissenschaftliche Bildung in Dänemark.

In der Umgebung eines stromdurchflossenen Leiters befindet sich ein magnetisches Feld.

Die Feldlinien des Magnetfeldes um einen geraden stromdurchflossenen Leiter sind Kreise, die in Ebenen senkrecht zum Leiter liegen. Der Leiter geht durch die Mittelpunkte dieser Kreise

Die Stärke des Magnetfeldes um einen geraden stromdurchflossenen Leiter nimmt ab mit wachsender Entfernung vom Leiter.

Die Richtung der Feldlinien um einen geraden stromdurchflossenen Leiter wechselt in die entgegengesetzte Richtung, wenn man die Leitungsenden an den Polen der Stromquelle vertauscht.

Umfassen wir den geraden stromdurchflossenen Leiter mit der rechten Hand so, dass die vier Finger außer dem Daumen in Richtung der Feldlinien zeigen, so gibt der abgespreizte Daumen die Richtung des elektrischen Stromes an.

Ein Akkumulator (oder eine Taschenlampenbatterie) hat einen „positiven Pol“ („Pluspol“; +) und einen „negativen Pol“ („Minuspol“; –). Die beiden Pole sind so bestimmt, dass der Strom durch die Leitungen des Stromkreises vom positiven zum negativen Pol fließ

Gleichsinnig vom Strom durchflossene Drähte ziehen sich an, ungleichsinnig durchflossene stoßen sich ab.

Im Innern einer stromdurchflossenen Spule verlaufen die Feldlinien parallel zur Spulenachse, außen entspricht das Feldlinienbild dem eines Stabmagneten. Man sagt auch, dass sich in der Spule ein homogenes Magnetfeld befindet

Ein Elektromagnet ist ein Magnet, dessen Magnetfeld durch elektrischen Strom erzeugt wird. Er besteht meist aus einer Spule aus Draht, die um einen Eisenkern gewickelt ist; fließt Strom durch die Spule, wird der Kern magnetisch.

Ein Weicheiseninstrument ist ein elektromechanisches Messgerät, das den Ausschlag einer Zeigernadel durch die Magnetisierung eines beweglichen Weicheisenteils in einem Wechselfeld oder Gleichfeld erzeugt.

Gleichstrom (DC) ist eine elektrische Stromart, bei der die Stromstärke und Richtung konstant bleiben. Die Elektronen bewegen sich also kontinuierlich in dieselbe Richtung, im Gegensatz zum Wechselstrom, der seine Richtung periodisch ändert.

Wechselstrom (AC) ist ein elektrischer Strom, dessen Richtung und Stärke sich periodisch ändern.Typisch ist eine sinusförmige Schwingung, wie sie im öffentlichen Stromnetz verwendet wird (z. B. 50 Hz in Europa).

Der Hoffmannsche Apparat ist ein Laborgerät zur Elektrolyse von Wasser. Er besteht aus drei senkrechten Glasröhren, wobei in den beiden äußeren Röhren die bei der Elektrolyse entstehenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff getrennt gesammelt werden. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird Wasser unter Zusatz eines Elektrolyten in seine Bestandteile zerlegt.

Pole

Indifferenzzone oder neutrale Zone

• Der magnetische und der geographische Pol liegen nicht auf einer Höhe.

Nordpol

Südpol

Die Pole stoßen sich ab

Die Pole ziehen sich an

Die Kräfte, die die Nordpole der Stabmagnete wechselseitig aufeinander ausüben, sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet

Gleichnamige Pole (Nordpol – Nordpol oder Südpol – Südpol) stoßen einander ab, ungleichnamige Pole (Nordpol – Südpol) ziehen einander an.

Die Größe der Kräfte, die die Stabmagnete wechselseitig aufeinander ausüben, nimmt mit wachsendem Abstand der Magnete ab.

Beide Teile werden eigenständige Stabmagneten

Magnetische Influenz ist die durch ein äußeres Magnetfeld hervorgerufene Magnetisierung eines Materials ohne direkten Kontakt mit einem Magneten.

Durch starke Erschütterung oder Erhitzung

Ferromagnetische Stoffe sind Materialien, deren innere magnetische Momente sich von selbst parallel ausrichten können und die deshalb stark magnetisierbar sind und eine dauerhafte Magnetisierung behalten können.

Nickel, Eisen und Kobalt

In der Umgebung eines Magneten befindet sich ein magnetisches Feld. Die zugehörigen Feldlinien verlaufen stets vom Nordpol zum Südpol des Magneten. Sie dienen der einfachen und übersichtlichen Beschreibung der Kräfte, die der Magnet auf die Pole von kleinen Probe-Magnetnadeln ausübt.

Ein Kreiselkompass (auch Gyrokompass) ist ein navigations­technisches Instrument, das mithilfe eines schnell rotierenden Kreisels die geografische Nordrichtung bestimmt. Im Gegensatz zum Magnetkompass orientiert er sich nicht am Magnetfeld der Erde, sondern nutzt die Eigenschaften eines Kreisels und die Erdrotation.

Eigenschaften und Vorteile:

• zeigt wahre Nordrichtung (geografisch), nicht magnetisch

• unempfindlich gegenüber magnetischen Störungen

• besonders wichtig in Schifffahrt, Luftfahrt und auf U-Booten

Durch seine physikalische Funktionsweise bleibt der Kreiselkompass auch bei Bewegung des Fahrzeugs stabil und liefert sehr genaue Richtungshinweise.

Deklination (in der Elektrophysik) bezeichnet die seitliche Ablenkung geladener Teilchen – etwa eines Elektronen- oder Ionenstrahls – durch elektrische oder magnetische Felder. Sie beschreibt den Winkel bzw. die Richtung, um den ein Teilchenstrahl von seiner ursprünglichen Bahn abweicht.

Isogene (auch Isogone) sind Linien gleicher magnetischer Deklination auf Karten. Sie verbinden Orte, an denen die Abweichung zwischen magnetischem und geografischem Norden gleich groß ist.

Ist ein Stahlstab magnetisiert, bleibt er es von sich aus, während ein Weicheisenstück erst in der Nähe eines Magneten magnetisch wird, bei Entfernung geht die magnetische Kraft größtenteils wieder verloren.

Im magnetisierten Stahlstab sind die Elementarmagnete fest ausgerichtet, während sie im Weicheisenstück nur vorübergehend geordnet werden.

Der Stromkreis ist geschlossen

aufhäufen

Hitzdrahtinstrumente sind elektrische Messgeräte, die den Stromwert über die Erwärmung eines feinen Drahtes bestimmen. Wenn elektrischer Strom durch den Draht fließt, erhitzt er sich und dehnt sich aus. Diese Längenänderung wird mechanisch auf einen Zeiger oder Sensor übertragen und als Messwert angezeigt.

Sie werden vor allem zur Messung von Wechselströmen verwendet, da ihre Funktion unabhängig von der Frequenz ist.

Ein elektrischer Schutzleiter, der bei zu hohem Strom durch Schmelzen eines Drahtes den Stromkreis unterbricht.

Ein elektrischer Schutzschalter, der bei Überlast oder Kurzschluss automatisch den Stromkreis unterbricht und danach wieder eingeschaltet werden kann.

: Ein elektrischer Fehler, bei dem Strom einen ungewollt niederohmigen Weg nimmt, wodurch sehr hohe Ströme fließen und Geräte oder Leitungen beschädigt werden können.

In der Umgebung eines stromdurchflossenen Leiters befindet sich ein magnetisches Feld.

Die Feldlinien des Magnetfeldes um einen geraden stromdurchflossenen Leiter sind Kreise, die in Ebenen senkrecht zum Leiter liegen. Der Leiter geht durch die Mittelpunkte dieser Kreise

Ein Akkumulator (oder eine Taschenlampenbatterie) hat einen „positiven Pol“ („Pluspol“; +) und einen „negativen Pol“ („Minuspol“; –). Die beiden Pole sind so bestimmt, dass der Strom durch die Leitungen des Stromkreises vom positiven zum negativen Pol fließ

Gleichsinnig vom Strom durchflossene Drähte ziehen sich an, ungleichsinnig durchflossene stoßen sich ab.

Zwei Drähte, durch die Strom in die gleiche Richtung fließt; die Magnetfelder verstärken sich gegenseitig.

Zwei Drähte, durch die Strom in entgegengesetzte Richtungen fließt; die Magnetfelder schwächen sich gegenseitig ab.

Im Innern einer stromdurchflossenen Spule verlaufen die Feldlinien parallel zur Spulenachse, außen entspricht das Feldlinienbild dem eines Stabmagneten. Man sagt auch, dass sich in der Spule ein homogenes Magnetfeld befindet.

an den Enden der Spule

Spule mit einem Eisenkern

Unterbrecher/Wagnerscher Hammer: Ein mechanisches Messinstrument, das durch Schlag eines Hammers oder Unterbrechens eines Stromkreises elektrische Ströme oder Leitungsfehler nachweist, insbesondere zur Prüfung von Stromkreisen und Kontinuität.

Unterbrecher

Drehspuleninstrument: Ein elektrisches Messgerät, bei dem eine mit Strom durchflossene Spule in einem magnetischen Feld eine Drehbewegung ausführt, die über einen Zeiger den Strom- oder Spannungswert anzeigt.

Ein chemischer Prozess, bei dem durch elektrischen Strom eine chemische Reaktion in einer elektrolytischen Lösung ausgelöst wird, z. B. Zerlegung von Stoffen in ihre Bestandteile.

Ein elektrolytisches Messgerät, das durch Elektrolyse von Wasser Wasserstoff und Sauerstoff produziert, deren Volumen zur Messung der Stromstärke genutzt wird.

Leiter, über die Strom in einen Elektrolyten ein- oder austritt.

Positiv geladene Elektrode, an der Oxidation stattfindet.

: Negativ geladene Elektrode, an der Reduktion stattfindet.

Leitfähige Flüssigkeit oder Lösung, die Ionen enthält und Strom leitet.

Oxidation ist der Elektronenverlust eines Stoffes, häufig verbunden mit einer Steigerung der Oxidationszahl.

An der Anode, der positiven Elektrode.

Elektronen werden abgegeben, z. B. 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻.

Oxidation: Elektronenabgabe; Reduktion: Elektronenaufnahme.

Sie ermöglicht die Trennung von Stoffen und die Umwandlung von Ionen in neutralen Stoff, z. B. Gasbildung.

Reduktion ist der Elektronengewinn eines Stoffes, oft verbunden mit einer Verminderung der Oxidationszahl. Bei der Elektrolyse findet Reduktion an der Kathode (negativ geladen) statt, wo Ionen Elektronen aufnehmen und zu neutralen Atomen oder Molekülen werden.

Gründe im Detail:

1. Stahl in Schiffsrümpfen: Moderne Schiffe bestehen größtenteils aus Stahl, der das Magnetfeld lokal stark verändert.

2. Elektronische Geräte: Generatoren, Motoren, Radaranlagen und andere elektronische Systeme erzeugen zusätzliche Magnetfelder.

3. Frequente Kursänderungen: Magnetische Abweichungen sind auf großen Schiffen nicht konstant, was das Navigieren ungenau macht.

Deshalb wird auf Kreiselkompasse (Gyrokompasse) zurückgegriffen, die geografisch genau den Nordpol anzeigen und unabhängig von magnetischen Störungen arbeiten.

1. Annäherungstest: Halte die beiden Stäbe nebeneinander, ohne sie zu berühren.

   • Der Magnetstab wird versuchen, den anderen anzuziehen oder abzustoßen (abhängig von der Polung, falls ein schwaches Magnetfeld induziert wird).

   • Das Weicheisen reagiert nur schwach und zeigt keine eigene magnetische Abstoßung.

2. Selbsttest durch Aufhängung:

   • Halte beide Stäbe frei schwebend (z. B. auf einem Faden, falls möglich).

   • Der Magnetstab richtet sich annähernd nach dem Magnetfeld der Erde (Magnetnordrichtung), während das Weicheisen keine Orientierung zeigt.

3. Induktionstest (optional, sehr einfach):

   • Berühre den ersten Stab kurz an einem kleinen Metallstück, z. B. einer Büroklammer.

   • Wenn der Stab die Büroklammer stark anzieht, handelt es sich um den Magneten.

   • Das Weicheisen kann die Büroklammer nur sehr schwach anziehen und zeigt keine permanente Magnetisierung.

1. Hitzdrahtinstrument

• Verwendung bei Wechselstrom: ✅ Ja

• Begründung: Das Hitzdrahtinstrument misst den mittleren Energiefluss, also die Erwärmung des Drahtes. Es funktioniert unabhängig von der Stromrichtung, daher auch bei Wechselstrom.

1. Drehspuleninstrument

• Verwendung bei Wechselstrom: ❌ Nein (ohne Zusatzgeräte)

• Begründung: Das Drehspuleninstrument arbeitet auf Magnetfeldwirkung einer Spule, die Richtung des Stromes ist entscheidend. Bei Wechselstrom dreht sich die Spule hin und her, der Zeiger bewegt sich kaum oder bleibt stehen. Es benötigt einen Gleichrichter zur Messung von Wechselstrom.

1. Weicheiseninstrument

• Verwendung bei Wechselstrom: ✅ Ja

• Begründung: Das Weicheiseninstrument basiert auf Magnetisierung eines Eisens durch den Stromfluss, wobei die Magnetisierung quadratisch von der Stromstärke abhängt. Dadurch zeigt es auch bei Wechselstrom einen stabilen Ausschlag (RMS-Wert).

Der Hofmannsche Wasserzersetzungsapparat dient zur Elektrolyse von Wasser. Er besteht aus:

• einem U-förmigen Glasbehälter,

• zwei Elektroden (Anode und Kathode) und

• einem Wasserbehälter, der leicht mit Schwefelsäure versetzt ist, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.

Vorgang:

1. Anlegen einer Gleichspannung: Strom fließt durch den Elektrolyten.

2. Elektrodenreaktionen:

   • Anode (positiv): Wasser wird oxidiert → Sauerstoffgas O2O₂O2​ entsteht.

   • Kathode (negativ): Wasser wird reduziert → Wasserstoffgas H2H₂H2​ entsteht.

3. Gasansammlung:

   • Wasserstoff sammelt sich am Kathodenrohr, Sauerstoff am Anodenrohr.

   • Das Verhältnis der Gasvolumina ist 2:1 (Wasserstoff zu Sauerstoff), entsprechend der chemischen Zusammensetzung von Wasser H2OH₂OH2​O.

4. Beobachtung: Die aufsteigenden Gasblasen zeigen kontinuierlich die Trennung der Elemente.

Merke:

• Der Hofmannsche Apparat zeigt direkt die Elektrolyse von Wasser.

• Die Volumina der Gase verdeutlichen das stöchiometrische Verhältnis 2H2:1O22 H₂ : 1 O₂2H2​:1O2​.

• Stabmagnete

• Hufeisenmagneten