Experimente mit Magneten

von Elisabeth Nawroth

Mit einer Kleingruppe von fünf Kindern habe ich drei aufeinander aufbauende Angebote zum Thema „Der Magnet“ durchgeführt, die jeweils etwa eine Stunde dauerten. Um flexibel auf die Bedürfnisse und Ideen der Kinder eingehen zu können, habe ich mir kein festes Zeitraster für die einzelnen Projekteinheiten gesetzt.

Die teilnehmenden Kinder waren (Namen geändert):

Tanja , 5 Jahre alt,
Leonie, 4 Jahre alt,
Sigrun, 5 Jahre alt,
Laura, 4 Jahre alt,
Janek, 4 Jahre alt.

Ich habe sie alle über meine Beratungstätigkeit innerhalb der DGhK kennengelernt. Sie kannten sich untereinander nur zum Teil, daher musste am Anfang des Projekts eine Kennenlernphase eingeplant werden.

Die Kinder sind noch nicht getestet, sie besuchen verschiedene Kindergärten.

Vorab-Informationen:

Magnetisch werden diejenigen Metalle genannt, die Eisen, Kobalt und Nickel anziehen, nicht aber andere Stoffe wie Holz, Messing, Blei, Keramik, etc. Die natürlichen Magneteisensteine sind nur sehr schwach magnetisch. Die heute benutzten künstlichen Magneten werden aus Stahl oder bestimmten Legierungen hergestellt.

Die Stellen stärkster Anziehung eines Magneten werden Pole genannt. Hängt man einen Stabmagneten in der Mitte an einem Faden auf, dann wird eines seiner Enden nach Norden weisen. Der nach Norden weisende Pol wird Nordpol, der andere Südpol genannt.

Der Nordpol eines Magnetes zieht den Südpol eines anderen Magneten an. Zwei Nordpole stoßen sich aber gegenseitig ab, denn ungleiche Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab.

Von einem Pol eines Magneten zum anderen verlaufen die magnetischen Kraftlinien. Bringt man an einen Pol einen gleichnamigen frei beweglichen anderen Pol an, so wird dieser längs einer Kraftlinie vom einen Pol abgestoßen und zugleich vom anderen Pol angezogen. Die Gesamtheit dieser Kraftlinien nennt man das magnetische Feld.

1. Einheit: Welche Materialien zieht ein Magnet an?

Ziel: Die Kinder erkennen, dass der Magnet die Kraft hat, manche Gegenstände anzuziehen.

Ablauf: 1O Minuten lang haben wir Kennenlernspiele gemacht, danach brachte ich ein Angelspiel mit magnetischen und nicht magnetischen Fischen auf den Tisch. Das Spiel war den Kindern bekannt, sie hatten nun viel Spaß, als sie Dinge angelten, die eigentlich nicht zum Angelspiel gehören (Büroklammern, Nägel, Schrauben, Kronkorken).

Nach dem Angelspiel wollten die Kinder von sich aus die Wirkung des Magneten noch an weiteren Gegenständen im Raum ausprobieren. Sie testeten mit ihren Magneten, ob sich die Sachen anziehen ließen oder nicht.

Versuchsobjekte waren Holz, Korken, Kronkorken, Schere, Geld, Schwamm, Büroklammern, Schlüssel, Schrauben, Heft, Nägel, Wolle, Steine, Nadeln, Pixi-Buch, Stofftier.

Sie verteilten die geprüften Gegenstände auf zwei vorbereiteten Plakaten mit den Symbolen für „magnetisch“ und „nicht magnetisch“ .

Die Zuordnung der realen Gegenstände zu den Symbolen verlief ohne Schwierigkeiten. Janek hatte die Nägel zu „nicht magnetisch“ sortiert, was dann aber sofort von den Mädchen bemerkt und korrigiert wurde.

Im Gespräch wurde klar, dass den Kindern Magnete schon bekannt waren; sie konnten aber keine Beispiele aus dem Haushalt nennen.

2. Einheit  Ein Magnet wirkt durch Gegenstände hindurch

Ziel: Die Kinder erkennen, dass der Magnet nicht immer unmittelbaren Kontakt zu dem anzuziehenden Gegenstand haben muss.

Als die Mütter ihre Kinder zur zweiten Projekteinheit brachten, berichteten sie, dass ihre Kinder schon ungeduldig auf das nächste Treffen gewartet hatten. Auch Janek, vor dem die Mutter mich gewarnt hatte, dass er nichts mache, wenn er keine Lust dazu habe, kam gerne wieder und hat auch in der zweiten Stunde gut mitgemacht.

Der Einstieg in das Thema der zweiten Stunde erfolgte durch folgende Demonstration: Auf der Vorderseite einer Pappe (ca. DIN A 4 groß) bewegt sich eine Büroklammer, die durch einenMagneten, der sich auf der Rückseite der Pappe befindet, „gesteuert“ wird. Der Magnet ist für die Kinder nicht sichtbar; aber trotzdem durchschaut Laura sofort diesen „Zaubertrick“ und erklärt den anderen Kindern den Zusammenhang.

Anschließend haben wir den ersten Versuch durchgeführt.

Versuch 1:

Material: eine Büroklammer, ein Lineal, mehrere Magnete.

Versuchsaufbau: Eine Büroklammer liegt neben der Längsseite eines Lineals (im Bereich der Null); mit einem Magneten nähern sich die Kinder vom Ende des Lineals und können so ablesen, ab welcher Distanz der Magnet auf die Büroklammer einwirkt.

Die Kinder erkennen tatsächlich, dass ein Magnet einen Gegenstand erst in einer bestimmten Nähe anziehen kann. Der Versuch wird mit mehreren unterschiedlichen Magneten wiederholt. Alle fünf Kinder begreifen, dass die Magnete unterschiedlich stark sind.

Versuch 2:

Material: mehrere (Schul-) Hefte / dickere und dünnere Korkscheiben / dickere und dünnere Holzscheiben, eine Büroklammer, ein Magnet.

Versuchsaufbau: Zwischen Magnet und Büroklammer wird zunächst 1 Heft gelegt, danach 2, usw. Die Kinder bemerken, dass ein Magnet durch Papier (hier ein Schulheft) hindurch wirkt. Durch Experimentieren erkennen sie, dass ein Magnet nur durch eine bestimmte Anzahl von Heften wirkt.

Danach wird entsprechend zunächst die dünnste Korkscheibe / Holzscheibe benutzt, danach immer dickere.

Hier ist die Erkenntnis ähnlich.

Die Kinder haben die Idee, die Versuche mit stärkeren / schwächeren Magneten zu wiederholen und beobachten genau.

Sie fanden heraus, dass ein Magnet Eisen durch Papier, Kork und Holz anziehen kann, je nachdem, wie stark er ist und wie dick die Materialien sind. Sie haben auch zwischendurch die Magnete untereinander getauscht, um auszuprobieren, ob der Magnet des anderen Kindes wirklich besser oder schlechter anzieht.

Am meisten Spaß hat ihnen Versuch 3 gemacht.

Versuch 3:

Material: Wasser, Bötchen (kleine Korkplatte, an deren Unterseite eine Büroklammer mit einer Heftzwecke befestigt wird), durchsichtige Behälter, Magnete.

Versuchsaufbau: Ein Bötchen schwimmt in dem Wasserbehälter. Die Kinder versuchen, mit einem Magneten das Bötchen zu lotsen.

Zu Anfang hatte ich in einer durchsichtigen Schale fünf Boote schwimmeh lassen. Drei davon waren mit Büroklammern versehen und zwei Boote waren ohne Büroklammer Ich sagte den Kindern, dass einige Boote mit „Zauberkraft“ fahren könnten und demonstrierte dies.

Daraufhin bekam jedes Kind·seine eigene Schale und ein Boot. Bei drei Kindern funktionierte das „Zaubern“, bei zwei Kindem nicht. Sie kamen auf die Idee, sich die Boote näher anzuschauen und stellten fest, dass sich bei drei Booten Büroklammem unter dem Kork befanden und bei den anderen beiden nicht. Nachdem wir auch die restlichen Boote mit Büroklammern vervollständigt hatten, bewegten die Kinder die Bötchen mittels magnetischer Kraft etwa 10 Minuten lang durch das Wasser.

Die Kinder erkannten dabei, dass die magnetische Kraft auch durch das Wasser geht. Durch Zugießen von Wasser wurde deutlich, dass die magnetischen Kräfte dann nicht ausreichen, wenn der Abstand zwischen Magnet und Eisen zu groß wird.

3. Einheit: Wie verhalten sich die Pole eines Magneten zueinander?

Ziel: Die Kinder erkennen, dass die Magnete Pole mit bestimmten Eigenschaften haben und dass an den Polen die Anziehungs- und Abstoßungskräfte am stärksten sind.

Material: Verschiedene Magnetarten (Stab-, Scheiben- und Hufeisenmagnete), Eisenfeilspäne, ein oder mehrere Kompasse

Als Einstieg in die neue Einheit hatte ich Waggons der Brio-Bahn auf eine Holzschiene gesetzt. So konnten die Kinder erfahren, dass an den Wagen unterschiedliche Magnete angebracht sind. Nur manche zogen sich gegenseitig an und verbanden somit die Waggons, andere stießen sich gegenseitig ab, und die Waggons fuhren auf der Schiene ein kleines Stück auseinander.

Versuch 1:

Versuchsaufbau: Ein Stabmagnet mit rot/grüner Markierung wird mit einem Faden an einer Stuhllehne waagerecht aufgehängt. (Auf manchen Magneten sind die Pole auch mit einem eingeprägten S und einem N gekennzeichnet.)

Ich erkläre den Kindern, dass die grüne Seite eines Magneten der Südpol und die rote Seite der Nordpol des Magneten ist.

Nachdem·der Magnet sich ausgependelt hatte, erkannten alle Kinder, dass die Enden (die Pole), sooft sie den Magneten auch aus seiner Richtung brachten, sich immer wieder in dieselbe Position drehten, so dass seine Enden (Pole) immer in dieselbe Richtung zeigten.

Daraufhin erklärte ich, dass unsere Erdkugel selbst auch ein riesiger Magnet ist. An den Polen der Erde sind die magnetischen Kräfte am stärksten. Der Pol eines Magneten, der vom Nordpol der Erde angezogen wird, wird der Nordpol des Magneten genannt. Ein Kompass ist so gebaut, dass seine Nadel immer zeigt, wo auf der Erde Norden ist.

Versuch 2:

Versuchsaufbau: 1 Kompass (rot-grüner magnetisierter Blechstreifen, ca. 0,5 cm dick, 10 cm lang, ruht auf einer Nadelspitze) wurde auf den Tisch gestellt, so dass ihn alle Kinder gut sehen konnten. Die Kinder stießen die Kompassnadel leicht an, beobachteten sie und beschrieben ihr Verhalten beim Stillstand.

Sie bemerkten die Ähnlichkeit im Verhalten zwischen aufgehängtem Magneten (aus Versuch 1) und der Kompassnadel, die sich auch immer in dieselbe Richtung, einpendelte.

Versuch 3:

Versuchsaufbau: Eisenspäne werden auf ein Blatt Papier geschüttet. Die Kinder probieren mit 4 Stabmagneten aus, wie die Späne angezogen werden. Sie beobachten und beschreiben das jeweilige Verhalten der Eisenspäne.

Die Kinder hatten bei diesem Versuch besonders viel Spaß. Sie untersuchten, was passiert, wenn zwei gleichartige Pole in Richtung Eisenspäne gehalten werden, und was passiert, wenn 2 ungleichartige Magnete sich über den Eisenspänen treffen. Sigrun kam dann noch auf die Idee, einen Magneten unter das Papier zu halten.

Durch längeres Experimentieren mit den Magneten fanden die Kinder heraus, dass die Eisenfeilspäne sich immer dort zusammenzogen, sich „versammelten“, wo ein Nordpol und ein Südpol gleichzeitig auf sie einwirkten. Die Späne liegen dann zwischen den Polen.

Hielten sie zwei gleiche Pole (2 Südpole oder 2 Nordpole) in die Nähe der Späne, dann krümmten sich die Linien, die die Späne bildeten, nach außen, von den Polen weg.

Die Mutter konnte ihn nur mit Mühe davon abhalten, nach 22 Uhr bei mir anzurufen, um nach dem Namen des „Pulvers“ zu fragen. Das Wort Eisenspäne konnte er nicht erinnern.

Besuch des Magnetmuseums:

Zum Glück gab es in unserer Nähe das Magnetmuseum in Dortmund-Aplerbeck. Der Besuch dort war ein würdiger Abschluss der Experimentereihe.

Mit Begeisterung nahmen die Kinder das Angebot an, unter Anleitung eines Museumsmitarbeiters selbst Eisen zu magnetisieren.

Selbst am Ende der fast zweistündigen Führung zeigten die Kinder noch eine sehr gute Konzentration und Aufmerksamkeit. Für alle Kinder stand fest, dass sie bald diese Ausstellung noch einmal mit ihren Eltern besuchen wollten.

Literatur:

– Mein Experimentierbuch. 150 einfache Experimente, Tessloff Verlag, Seite 64-70.

– Was ist Was? (Band 39): Magnetismus. Tessloff Verlag

Datum der Veröffentlichung: Dezember 2011
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