Inhalt - Magnetismus, Elektrizität
Magnetismus, Elektrizität
Machen Sie Erfahrungen, die haften bleiben.
Als Phänomen können Sie Elektrizität zwar nicht direkt wahrnehmen. Aber Sie können davon Gebrauch machen, das Verhalten herausfinden und sogar vorhersagen. Vom Strahlen einer Glühbirne über den elektrisch verstärkten Musiksound bis zum Funktionieren von Motor und Generator wird Ihnen mit einem Male manches einleuchten, was bisher im Dunkel der Steckdose verborgen lag. Versuchen Sie einmal auf dem Energie-Velo mit Ihrer Muskelkraft die verschiedenen elektrischen Geräte anzutreiben und mit dem Tauchsieder das Wasser in dem Glas zum Kochen zu bringen. Sie werden den Luxus des morgendlichen heissen Kaffees schätzen lernen und die Leistungsangabe auf Geräten mit anderen Augen sehen.
Bekanntlich tritt Strom immer in Begleitung eines magnetischen Feldes auf. Unsichtbar zwar, aber Magnetismus ist so real wie Licht und Schall. Und erstaunlich spürbar.
Der Legende nach soll ein Schafhirt namens Magnes vor über 2000 Jahren auf einer Insel der Region Magnesia im ägäischen Meer als erster das Phänomen des Magnetismus bemerkt haben. An seinem eisenbeschlagenen Stock blieben schwarze Steine haften - Magneteisenstein, Magnetit. Heute wissen wir, dass elektrische und magnetische Kräfte unterschiedliche und komplementäre Aspekte ein und desselben Phänomens - des Elektromagnetismus - sind. Und dass elektrische Ströme, also die Bewegung elektrischer Ladungen, Magnetismus bewirken.
Sinnlich und zugleich magisch
Wer sich in der Ausstellung mit den dutzenden von überraschenden Phänomenen auseinandersetzt - besser: intensiv damit spielt - wird rasch feststellen: Magnete sind ganz komische Dinger. Schwer beherrschbar, benehmen sie sich oft, als ob sie von quirligen Geistern besessen wären. Typisch dafür ist die Station "Elektromagnetische Spielereien", wo man nicht nur die verstellbare Frequenz und Stärke magnetischer Kräfte spürt, sondern Phasenverschiebungen wahrnimmt und sogar Signalformen fühlt.
Einsichtig wird bei dieser Ausstellung auch, wie eigenartig magnetische Kräfte auf bewegte unmagnetische Metalle wirken.
Das Experiment "Aufstrebende Büroklammern" belegt überzeugend: Ein starkes Magnetfeld lässt sich auch mit einer riesigen Spule, ohne Verwendung von Eisen, aufbauen. Sie können an den Magnetfeld-Kreisen ein Aha-Erlebnis des französischen Physikers Arago nachempfinden, nur viel eindrucksvoller als dies für den Zeitgenossen des berühmten Ampère möglich war. Auf einer riesigen Scheibe vergessen dutzende von Kompassnadeln, wo Norden liegt und richten sich statt dessen im Kreis um einen Leiter aus, kaum dass Sie Starkstrom einschalten.
Verblüffend sind die Auswirkungen magnetischer Kräfte auf das Licht, z.B. beim Faraday-Effekt, wo sich die Polarisationsrichtung des Lichtes dreht, oder beim Zeeman-Effekt, wo die Wellenlänge des Lichtes bei seiner Entstehung beeinflusst wird.
Wirbelströme à gogo
Wirbelströme fristen oft ein Schattendasein in der Schulphysik. Grund genug, sie an mehreren Experimenten und vielfältig zu behandeln. Redundanz ist ohnehin sinnvoll, denn Erinnerung an Gleichartiges, Wiederkehrendes ist nicht einfach eine Gedächtnisleistung, sondern enthält die Erkenntnis einer Regel.
Die Bausteine unserer Welt sind magnetisch
Um Magnetismus zu verstehen, muss man sich in den Teilchen-Zoo begeben. Die Bestandteile der Atome - Elektronen, Protonen, Neutronen - sind selber unveränderliche magnetische Dipole. Daneben können die Elektronen durch ihre Bewegung (wie Strom) Atome zu Magneten machen.
Was beim Magnetisieren und Entmagnetisieren passiert, versetzt nicht nur beim Experiment der Station "Weiss'sche Bezirke" (od. "Magnetische Domänen") in Staunen. Besonders verblüffend ist beim "Barkhausen-Effekt" (letztere beiden Phänomene finden Sie im Jugendlabor), dass das sprunghafte Kippen der Magnetisierungs-Richtung in den mikroskopisch kleinen Bezirken hörbar wird.
Pièce de résistance
Ein absolutes künstlerisches Highlight der Ausstellung ist das Techno-Kunstwerk "Tanzende Eisenpartikel". Feinste Eisenpartikel bedecken wie Pelze ein Feld von 9 x 9 Magneten. Auf Knopfdruck entstehen verrückt vibrierende, turbulente Muster, choreographiert nach Begleitmusik. Atemberaubende Bilder bieten sich beispielsweise beim Hummelflug von Rimski-Korssakov.
Schliesslich gehören die Phänomene des "Drehtellers", der "Magnetischen Wolken "und der "Magnetischen Wogen" zum Zauberhaftesten, was Inszenierungen von Naturerscheinungen zu bieten haben - Ästhetik pur!