ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend ... forscht/RW Augsbur… · Joachim Herz...

Magnetische Eigenschaften von €-Münzen

ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht

Augsburg

Jugend forscht 2014

Johann Zedelmeier Peter Zedelmeier

Schule:

Leonhard-Wagner-Gymnasium, Schwabmünchen Ludger-Hölker-Volksschule Straßberg

Magnetische Eigenschaften von €-Münzen Seite 1

Schüler experimentieren 2014 Johann und Peter Zedelmeier

KURZFASSUNG Wir wollten ursprünglich untersuchen

• wie stark die Euro- und die Cent-Münzen von Magneten angezogen werden • wo bei magnetischen Münzen die Magnetpole liegen und wie die Nord-Süd-

Linen verlaufen • ob es bei der Stärke der Anziehung und der Lage der Pole Unterschiede bei

Münzen aus verschiedenen Ländern und Jahren gibt • ob die Münzen altern und bei der Anziehung nachlassen • ob man magnetische Münzen entmagnetisieren kann • ob man die Lage der Pole bei den Münzen ändern kann und • die Automaten veränderte Münzen dann noch annehmen.

Die Nord-Süd-Richtungen und die Lage der Pole haben wir mit einem Wanderkom-pass bestimmt, die Anziehungskräfte mit einer Digitalwaage. Aus den Messungen und Experimenten ergab sich

• Nur 1-, 2- und 5-Cent-Münzen und nur die Innenteile der €-Münzen werden von Magneten angezogen, weil im Inneren Stahl oder ein Nickelplättchen ist.

• Die Magnetkräfte sind so schwach, dass bei keiner Münze auf einer Glasplatte mit Eisenpulver Feldlinien wie bei Magneten sichtbar werden.

• 1-€-Münzen werden am schwächsten angezogen Münzen 2 € 1 Cent 2 Cent 5 Cent

ca. 2 fach ca. 7 fach ca. 20 fach ca. 30 fach Anziehungskraft im Ver-gleich zu 1-€ Münzen

(Mittelwerte) Die Magnetkräfte sind bei gleichen Münzen sehr

unterschiedlich

• Die Nord-Süd-Richtungen von magnetischen Münzen verlaufen sehr unter-schiedlich. Die Nordpole liegen bei €-Münzen oft am oberen Teil der Ziffern

• Es ergibt sich kein Zusammenhang der Nord-Süd-Richtungen zu Hersteller-jahren und Ländern. Bei der Größe der Kräfte ist es genauso.

• Die Lage der Magnetpole kann mit einem starken Magneten geändert werden, die Magnetkraft nimmt dabei zu.

• €-Münzen können durch Erhitzen ziemlich entmagnetisiert und danach mit ei-nem Magneten wieder magnetisiert werden.

• Automaten nehmen die um- und wieder magnetisierten Münzen an.



Inhaltsverzeichnis, Gliederung Seite Kurzfassung ................................................................................. 1 Inhaltsverzeichnis, Gliederung ..................................................... 2 1. EINLEITUNG ............................................................................... 3 1.1 Themenwahl................................................................................. 3 1.2 Literatur, Hilfsmittel und Geräte.................................................... 3 HAUPTTEIL 2. Magnetische Grunderscheinungen .......................................... 4 2.1 Magnetische Stoffe....................................................................... 4 2.2 Magnetische Kräfte ...................................................................... 4 2.3 Magnetische Pole......................................................................... 4 2.4 Magnetisieren............................................................................... 4 2.5 Feldlinien...................................................................................... 4 3 Magnetische Anziehung von €-Münzen ................................... 5 3.1 Magnetische €-Münzen................................................................ 5 3.2 Größe der Kräfte .......................................................................... 6 3.2.1 Messungen nach Gefühl .............................................................. 6 3.2.2 Messung mit einer Waage............................................................ 6 Tabelle mit den Messwerten ........................................................ 7 3.2.3 Genauigkeit der Messungen ........................................................ 8 4 Magnetfelder von €-Münzen ...................................................... 9 4.1 Feldlinienbilder ............................................................................. 9 4,2 Verlauf der Nord-Süd-Richtung, Lage des N-Pols........................ 9 4.2.1 Bestimmungsmethode.................................................................. 9 Bilder: Münzen mit eingezeichneter N-S-Richtung.......................10 4.2.2. Genauigkeit ..................................................................................11 5 Um- und Entmagnetisierung von €-Münzen ............................12 5.1 Umkehr der Lage der Pole (Feldrichtung) ....................................12 5.2 Veränderung der Magnetkraft bei Ummagnetisieren....................12 5.3 Entmagnetisieren .......................................................................12 6 Zusammenfassung der Ergebnisse und Beurteilung .............13 7 Was war schwierig und was gelang nicht oder noch nicht ....14 8 Quellen und Anhang ..................................................................15 Forschertagebuch ........................................................................16



1 Einleitung

1.1 Themenwahl In der Schule haben wir schon mit Magneten in der dritten Klasse experimentiert. Bei unserem Opa fanden wir eine Schachtel mit Magneten, Nägeln und Kompassen und spielten herum. An einer 2-€-Münze war eine Schnur angeklebt. Wenn wir damit diese Münze über eine andere hielten, begann sich die eine mit der Schnur zu dre-hen und blieb dann stehen. Wenn wir einen magnetischen Nagel über einem Kom-pass drehten, machte er ganz wirre Drehungen. Unser Opa meinte, versucht es mit Euro-Münzen. Er schlug vor, beim Wettbewerb mitzumachen und meldete uns an. Er wurde unser Betreuer.

1.2 Literatur, Hilfsmittel und Geräte Im Internet haben unter leifiphysik nachgelernt. Die Adresse haben wir von unserem Betreuer. Im Internet haben wir aber unter Magnet Euro Münzen für unser Thema nichts gefunden. Literatur: Von unserem Betreuer haben wir aus der Lehrerfortbildung ein Heft Che-mie der €-Münzen (Dr. Bruno Hügel, Universität Eichstätt, 2012) erhalten (siehe An-hang). Hier fanden wir etwas zum Aufbau der Münzen und erhielten weitere Ideen. Weitere Quellen haben wir nicht benutzt. Hilfsmittel und Hilfen: Bei auftretenden Problemen wandten wir uns an unseren Betreuer, der mit Tipps und Ratschlägen half. Erklärungen benötigten wir anfangs bei der Bedienung der Waage und der Mikro-skopkamera. Zur Erleichterung der Texterstellung haben wir vom Betreuer eine WORD-Datei ohne Texte erhalten. Darin waren Formate für Überschriften und Texte. Er hat uns gezeigt, wie man aus Fotos von den Kameras auf dem Computer speichert, in den Text ein-fügt, wie man Texte gestaltet und Fußnoten einfügt. Verschiedene Dinge (Sortieren, Berechnen der Mittelwerte) zeigte er uns in EXCEL. Wie man die Quellen angibt und die Messfehler bestimmt zeigte er uns auch. In der Schule hatten wir das noch nicht. Bei der Beschriftung der eingefügten Bilder hatten wir große Probleme und brauch-ten oft Hilfen und Anweisungen. Zur Erstellung des Textes nahmen wir zum Abschreiben das Beispiel beispielarbeit_spinat.txt von der Seite http://www.jugendforscht.de/fileadmin/user_upload/Downloadcenter/Teilnahme/ Beispielarbeit_Schueler_experimentieren_Biologie.pdf Folgende Geräte hatten wir vom Betreuer: Camera Canon IXUS 50 mit Stativ, Mikro-skopkamera, Wanderkompass und Kleinkompasse, Wecker, Werkzeug (Feilen, Hammer, Schraubstock, Stahlstift, Nägel, Kleber), Mini-Digitalwaage (HA-Series, Chi-na), Eisenpulver mit Reagenzglas und Glasplatte Eigene Geräte: Fischer-Technik-Baukasten Münzen: Münzrollen mit €-Münzen haben wir bei der Raiffeisenbank eingetauscht und geben sie dort nach der Reinigung wieder zurück. Das Geld kam vom Betreuer. Weitere Hilfsmittel haben wir sonst nicht benutzt. Die Ergebnisse, die wir aus unseren Beobachtungen zogen, stellen unsere eigenen Überlegungen und Erkenntnisse dar.



Magnetfeld eines starken Magneten und eines magn. Nagels (schwacher Magnet); Fotos: Johann

Magnetpole Quelle: leifiphysik

Elementarmagnete; Quelle: Leifiphysik

2. Magnetische Grunderscheinungen1

2.1 Magnetische Stoffe Nur wenige Stoffe werden von Magneten angezogen: Eisen, Kobalt und Nickel

2.2 Magnetische Kräfte Zwei verschiedene Pole ziehen sich an, zwei gleiche Pole stoßen sich ab. In der Mitte eines Magneten gibt es keine Kraft. Die Kräfte sind groß, wenn das Ende des Magneten (Pol) dem Gegenstand sehr na-he und der Magnet sehr stark ist.

2.3 Magnetische Pole2 Ein frei drehbarer Magnet zeigt in Nord-Süd-Richtung wenn kein anderer Magnet oder Eisen oder Kobalt oder Nickel in der Nähe ist. Das nach Norden zeigende Magnetende heißt Nordpol und wird rot angestrichen, das nach Süden zeigende Magneten-de heißt Südpol und wird grün angemalt. Am geografischen Nordpol ist deshalb ein magnetischer Südpol und am geogr. Südpol ist ein magn. Nordpol.

2.4 Magnetisieren Beim Magnetisieren werden die Elementarmagnete ge-ordnet, beim Entmagnetisie-ren werden sie in Unord-nung gebracht: Hammer-schläge (sehr starke Er-schütterung) oder Hitze.

2.5 Feldlinien3 Die magnetischen Feldlinien gehen vom Nord- zum Südpol und geben die Kraftrich-tung an. Eine Kompassna-del stellt sich entlang der Feldlinien ein. Magnetische Feldlinien schneiden sich nicht. Man macht sie sichtbar durch aufstreuen von Eisenpulver auf eine Glasplatte.

1 Inhalt der Seite und Grafiken nach/aus:

http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/permanentmagnetismus#Dauermagnetismus%20-%20Fakten; Joachim Herz Stiftung; Physik: Permanentmagnetismus-Dauermagnetismus und Elementarmagnetmodell; Aufrufe; 5.12.2013 bis 28.12.2013

2 http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/permanentmagnetismus#Dauermagnetismus%20-%20Fakten Joachim Herz Stiftung; Physik: Elementarmagnetmodell; Aufrufe: 5.12.2013 bis 28.12.2013

3 Text und Abbildung aus: http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/magnetisches-feld-spule/lb/magnetisches-feld-spule-magnetisches-grundwissen-0 Joachim Herz Stiftung; Physik: Permanentmagnetismus-Dauermagnetismus; Aufrufe: 5.12.2013 bis 28.12.2013



abgefeilte 1-ct-Münze von oben und von der Seite (Foto: Johann)

3 magnetische Anziehung von Euro-Münzen

3.1 Magnetische €-Münzen Versuch 1: Prüfung der Anziehung mit einem Magnet Ergebnisse: Nur 1-, 2- und 5-ct-Münzen sowie die 1- und 2-€-Münzen werden vom

Magneten angezogen. Nicht angezogen werden 50-, 20-und 10-ct-Münzen weil sie nicht rei-nes Eisen, Kobalt oder Nickel enthalten.

Versuch 2: Cent-Münzen werden abgefeilt. Ergebnis: Eigentlich sollten die „Kupfermünzen“ (1-, 2- und

5-ct) nicht angezogen werden. Im Inneren ist aber jeweils Stahl4. Deshalb werden sie doch vom Magneten angezogen.

Versuch 3: Zerteilen der €-Münzen mit Hammer und Stahl-

stift auf dem Schraubstock, Prüfung auf Anziehung mit dem Magneten (Foto: Johann)

Ergebnis: Von den 1- und 2 €-Münzen werden nur die In-nenteile angezogen, weil sie im Inneren ein Ni-ckel-Plättchen enthalten.

Übersicht5 (Quelle: Chemie der €-Münzen; s.o.)

4 Chemie der €-Münzen; Bruno Hügel (Universität Eichstätt, Materialien zur Lehrerfortbildung 2012)

Aufbau einer 1-€-Münze Quelle: Chemie der €-Münzen; Bruno Hügel

Nickelplättchen im Innenteil einer 2-€-Münze, aufgefeilt von Johann

Foto: Peter mit Mikroskopkamera, ca. 10-fache Vergrößerung



Messturm mit Waage Foto Johann

3.2 Größe der Kräfte

3.2.1 Messungen nach Gefühl Versuch 4: Magnetische Münzen vom Magneten wegziehen Ergebnisse: Die 1-, 2- und 5-Cent-Münzen werden stark angezogen,

die Innenteile der 1- und 2 €-Münzen nur schwach.

3.2.2. Messung der Anziehungskräfte mit einer Waage Versuch 5: Auf eine Waage wird ein Magnet geklebt. Ohne Münze auf dem Plätt-

chen stellt sich die Waage beim Einschalten immer auf Null. Darüber schwebt an einem Faden immer im gleichen Abstand eine auf

einer Platte aufgelegte Münze. Die Fadenlänge und Lage des Magne-ten durften während der Messung nicht verändert werden. Das ganze Gestell enthält kein Eisen und wurde aus Fischertechnik-Teilen gebaut.

Beobachtung: Die Münze dreht sich bis verschiedene Pole übereinander liegen. Der

Magnet wird dadurch etwas nach oben gezogen und die Waage zeigt weniger an (Minuszeichen in der Anzeige). Wenn der Magnet nach einiger Zeit ganz ruhig ist, wird abgelesen Die Münzen wurden nummeriert und mit Land, Prägejahr und Messwert in einer Tabelle gespeichert.

Ergebnisse: Tabelle mit den Daten der Münzen auf der nächsten Seite Mittelwerte: Anziehungskräfte zwischen Münzen und Magnet

2-€ 1-€ 5-Cent 2-Cent 1-Cent

Land Jahr Wert Lage N-Pol Land Jahr Wert Lage N-Pol Wert Wert Wert

Mittelwerte 0,080 0,047 1,579 0,975 0,314

Aus den berechneten Mittelwert sieht man

am schwächsten werden 1-€-Münzen angezogen 2-€-Münzen werden etwa doppelt so stark wie 1-€-Münzen 1-ct-Münzen werden etwa 7 mal so stark wie 1-€-Münzen 2-ct-Münzen etwa 20 mal so stark wie 1-€-Münzen und 5-ct-Münzen etwa 30 mal so stark wie 1-€-Münzen angezogen.

5 Abbildung nach: http://de.wikipedia.org/wiki/Eurom%C3%BCnzen und obere Fußnote



Daten der Münzen: Nummer, Land, Herstellungsjahr, Waagenanzeige, Lage: N-Pol 2-€ 1-€ 5-Cent 2-Cent 1-Cent

Nr Land Jahr Wert Lage N-Pol Land Jahr Wert Lage N-Pol Wert Wert Wert

1 D 2002 0,154 3 F 2000 0,041 11 1,362 0,910 0,227

2 D 2010 0,085 12 F 2002 0,048 12 1,839 1,180 0,510

3 D 2002 0,077 12 D 2002 0,042 12 1,733 0,770 0,213

4 D 2002 0,073 12 A 2008 0,037 11 1,721 0,977 0,298

5 D 2002 0,062 12 D 2002 0,050 6 1,684 1,040 0,324

6 D 2013 0,088 6 D 2002 0,052 1 1,397

7 D 2002 0,099 4 R 2002 0,036 8 1,607

8 F 0,072 6 ESP 2007 0,057 3 1,492

9 D 2002 0,068 5 ESP 2001 0,058 1 1,358

10 D 2002 0,065 12 ESP 2006 0,053 1 1,458

11 D 2002 0,033 3 D 2002 0,046 8 1,716

12 A 2010 0,071 3 ESP 2002 0,045 6

13 D 2008 0,060 3 D 2002 0,053 2 14 ESP 2002 0,094 4 ??? 2002 0,050 11

15 D 2002 0,071 12 D 2004 0,050 12

16 A 2011 0,062 5 R 2002 0,034 2

17 I 2006 0,084 12 D 2002 0,056 12

18 D 2002 0,068 3 D 2002 0,060 1

19 D 2008 0,081 6 F 1999 0,039 9

20 D 2012 0,109 10 D 2002 0,054 10

21 F 0,069 12 D 2002 0,047 12

22 D 2002 0,055 7 D 2002 0,047 11

23 I 2002 0,064 4 D 2002 0,049 7

24 D 2012 0,070 9 F 2000 0,039 6

25 D 2011 0,087 11 D 2002 0,040 9

26 D 2010 0,053 3 R 2002 0,036 1

27 D 2011 0,081 2 D 2002 0,041 12

28 A 2010 0,068 8 I 2002 0,040 12

29 D 2002 0,050 8 GR 2005 0,056 1

30 D 2010 0,065 9 D 2006 0,046 9

31 D 2002 0,090 7 D 2002 0,045 1

32 D 2010 0,134 9 R 2002 0,044 8

33 D 2002 0,086 9 D 2002 0,053 5

34 NL 0,065 12 R 2002 0,042 12

35 D 2002 0,086 11 D 2002 0,050 10

36 D 2010 0,112 5 ESP 2003 0,046 10

37 D 2002 0,070 9 D 2002 0,044 11

38 D 2010 0,090 10 D 2002 0,072 8

39 A 2002 0,072 10 D 2002 0,039 12

40 D 2002 0,105 4 F 1999 0,052 12

41 A 2012 0,113 11 A 2008 0,040 9

42 D 2003 0,057 8 F 2001 0,050 9

43 F 0,045 12 D 2002 0,044 9

44 D 2011 0,085 11 D 2002 0,058 1

45 D 2002 0,104 6 D 2002 0,051 12

46 D 2002 0,072 2 R 2002 0,039 1

47 D 2002 0,079 4 D 2002 0,039 4

48 D 2011 0,077 8 R 2002 0,051 8

49 BE 2008 0,090 4 D 2002 0,054 6

50 A 2002 0,085 12 A 2010 0,036 12



3.2.3 Genauigkeit der Messungen Messgenauigkeit der Waage (Bedienungsanleitung): 0,005g Versuch 6: Bestimmung der Messgenauigkeit: Die gleiche Münze wird mehrmals

abgenommen und wieder aufgelegt und neu gemessen. Wir berechnen die Mittelwerte und davon die größten Abweichungen der Werte.

2-€ 1-€ 5-Cent 2-Cent 1-Cent Nr. 35 Nr. 43 Nr. 11 ohne Nr. 0,074 0,049 1,605 1,633 0,460 0,080 0,050 2,100 1,311 0,711 0,078 0,052 2,300 1,394 0,876 0,079 0,047 1,765 1,580 0,725 0,077 0,046 1,361 0,081 0,047 1,410 0,074 0,046 2,200 Mittelwert 0,078 0,048 1,820 1,480 0,741 Ungenauigkeit 0,004 0,004 0,500 0,200 0,300 Ergebnisse: Bei den €-Münzen ist die Genauigkeit ist am größten.

Die Ungenauigkeit etwa so groß wie die der Waage. Bei den Cent-Münzen ist die Ungenauigkeit etwa 50 bis 75 Mal größer

wie bei den €-Münzen. Bei den 5-Cent-Münzen beträgt sie fast die Hälf-te des Messwertes, bei den anderen etwa den fünften oder den siebten Teil. Für Cent-Münzen ist diese Methode nicht geeignet. Wir haben deshalb nur wenige Cent-Münzen gemessen.

Wir beobachteten, dass es bei den Cent-Münzen viel länger dauert, bis sie aufhören sich zu drehen. Sie kommen meist nicht über der Mitte des Magneten zur Ruhe wie die €-Münzen, sondern seitlich über einem Pol des Magneten. Wahrschein-lich wegen der dort größeren Anziehungskraft.



Lagebestimmung des Nordpols (hier 5 Uhr); Foto: Johann

4 Magnetfelder von €-Münzen

4.1 Feldlinienbilder Versuch 7: Glasplatte auf Münzen legen, Eisenpulver mit Salzstreuer aufstreuen Ergebnisse: Bei allen Münzen sind die Magnetkräfte zu schwach um das Pulver zu

ordnen. Man sieht keine Feldlinien.

4.2 Verlauf der Nord-Südrichtung, Lage des Nord-Pols

4.2.1 Bestimmungsmethode Versuch 8: Die Münzen werden auf einen Kompass gelegt und so lange gedreht,

bis die Magnetnadel wieder in Nord-Südrichtung zeigt. Diese Linie wird mit einem Stift eingezeichnet. Mit dem Kompass haben wir dann die Lage des Nordpols über Abstoßung und Anziehung be-stimmt und dann die Stellen mit N und S beschriftet.

Ergebnisse: Die Nord-Süd-Richtungen sind bei allen Münzen sehr unregelmäßig. Bei den meisten Cent-Münzen erfolgt immer eine Anziehung und keine

Abstoßung. Die Lage der N- und S-Pole kann bei Cent-Münzen so nicht bestimmt werden.

Versuch 9: Die Lage des Nordpols von €-Münzen wird mit den Stundenzahlen der Uhr beschrieben. Die Münzen werden immer gleich hingelegt (Ziffer senkrecht, Ringmarkierung auf der Uhr!). Wir zählen wir die Richtungen aus und tragen sie in die Tabelle ein. (siehe Seite 7!

Eisenpulver auf Glasplatte: 5-ct und €-Stücke: keine Feldlinien sind sichtbar; Fotos: Johann

Bestimmungen: N-S-Linien durch Drehen mit Holzstab; Lage der Pole durch Ab-stoßung der Münze und dem N-Pol des Kompasses, Fotos Johann, Peter



Auswahl von Bildern von 50 vermessen €-Münzen: eingezeichnet sind N-S-Richtungen und N-Pole (Fotos: Fotostudio Derbsch, Bobingen)



Ungenauigkeit: N-S-Richtungen Foto: Peter

Bilder vermessener 5-ct-Münzen: eingezeichnet sind N-S-Richtungen (Foto: Fotostudio Derbsch, Bobingen)

Ergebnisse: Bei 1-€- und 2-€ Stücken liegt der Nordpol besonders oft in den Rich-

tungen 12 und 1 Uhr, d.h. oben bei der Spitze der Ziffern 1 und am Bo-gen der Ziffer 2.

4.2.2 Genauigkeit Versuch 10 Bei gleichen Münzen werden die N-S-Linien mehrmals bestimmt.

Die Unterschiede der am weitesten entfernten Striche zeigen auf dem Wecker die Ungenauigkeit an.

Ergebnis: Die Ergebnisse sind bei 1-€ Münzen auf etwas weniger als eine Stunde

genau, bei den anderen genauer. Die Messungen waren deshalb genau genug.

Zeit-Richtung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1-€ 9 2 1 1 1 4 1 5 6 3 5 12 2-€

An-zahl 10 1 1 1 1 4 1 6 6 3 5 12



Erhitzen einer €-Münze; Foto: Peter

5 Um- und Entmagnetisierung von €-Münzen

5.1 Umkehr der Lage der Pol (Feldrichtung) Versuch 11: Von einer €-Münze die N-S-Linie bestimmen. Mit einem starken Magnet

entlang der N-S-Linie streichen und die Lage der Pole neu bestimmen Ergebnisse: Die Lage der Pole lässt sich ändern.

An der Stelle, wo man den N-Pol (S-Pol) des Magneten von der Münze wegzieht, entsteht ein Süd-Pol (N-Pol) an der Münze.

Versuch 12 Wir probieren ummagnetisierte €-Münzen im Münzautomaten der Raiffeisenbank in Bobingen (Einzahlung) und am Fahrkartenautomaten am Bahnhof Bobingen (Kauf einer Streifenkarte).

Ergebnisse: Die ummagnetisierten Münzen werden von Automaten angenommen. Erklärung: Bei normalen Münzen sind die N-S-Richtungen und die magnetischen

Kräfte auch unterschiedlich.

5.2 Veränderung der Magnetkraft beim Ummagnetisieren Versuch 13 Wir messen die Anziehungskraft auf eine Münze vor- und nach dem

Ummagnetisieren mit dem Waagenversuch. Ergebnis Die Anziehungskraft wird beim Ummagnetisieren größer. Erklärung: Die Elementarmagnete werden besser geordnet.

Werte von zwei gemessenen €-Münzen 1-€ 2-€ Anziehung vorher 0,044 0,064 Anziehung nach dem Ummagnetisieren 0,058 0,102

5.3 Entmagnetisieren Versuch 14 Vor- und nach dem Erhitzen (Entzündung vom Betreuer) haben wir die

Anziehungskraft der Münzen mit der Waage gemessen. Ergebnis: Wir haben erwartet, dass wegen der Entmagnetisierung die Münzen

weniger stark angezogen werden und die Waage eine kleinere Zahl anzeigt. Die Messwerte waren aber genau andersherum. Den Grund wissen wir nicht. Es geht vielleicht so nicht.

Versuch 15: Mit einem Brenner werden €-Münzen stark erhitzt (Entzündung vom Betreuer). Vorher und nachher bestimmen wir durch die Abstoßungs-wirkung die Lage des N-Pols auf der Münze.

Ergebnis Nach dem Erhitzen wird die Kompassnadel beim Drehen vor dem Kom-pass nicht mehr abgestoßen und immer angezogen. Die €-Münzen lassen sich entmagnetisieren, vielleicht aber nicht ganz. Mit einem Magneten kann man sie wieder magnetisieren.



6 Zusammenfassung der Ergebnisse6 und Beurteilung Ergebnisse: Aus den Messungen und Experimenten ergab sich

• Nur 1-, 2- und 5-Cent-Münzen und nur die Innenteile der €-Münzen werden von Magneten angezogen, weil im Inneren Stahl oder ein Nickelplättchen ist.

• Die Magnetkräfte sind so schwach, dass bei keiner Münze auf einer Glasplatte mit Eisenpulver Feldlinien wie bei Magneten sichtbar werden.

• 1-€-Münzen werden am schwächsten angezogen Münzen 2 € 1 Cent 2 Cent 5 Cent

ca. 2 fach ca. 7 fach ca. 20 fach ca. 30 fach Anziehungskraft im Ver-gleich zu 1-€ Münzen

(Mittelwerte) Die Magnetkräfte sind bei gleichen Münzen sehr

unterschiedlich

• Die Nord-Süd-Richtungen von magnetischen Münzen verlaufen sehr unter-schiedlich. Die Nordpole liegen bei €-Münzen oft am oberen Teil der Ziffern

• Es ergibt sich kein Zusammenhang der Nord-Süd-Richtungen zu Hersteller-jahren und Ländern. Bei der Größe der Kräfte ist es genauso.

• Die Lage der Magnetpole kann mit einem starken Magneten geändert werden, die Magnetkraft nimmt dabei zu.

• €-Münzen können durch Erhitzen ziemlich entmagnetisiert und danach mit ei-nem Magneten wieder magnetisiert werden.

• Automaten nehmen die um- und wieder magnetisierten Münzen an

Nicht klären konnten wir bisher • ob die Magnetkraft der Münzen mit der Zeit nachlässt

Beurteilung:

• Bei den Versuchen 5 und 9 bestimmten wir mit den Versuchen 6 und 10 die Genauigkeiten der Messungen für die Magnetkräfte und die Feldrichtungen.

• Bei allen Münzen konnten die N-S-Richtungen genau genug bestimmt wer-den.

• Nicht geeignet waren unsere Versuche für die 1-, 2- und 5-Cent-Münzen bei der Bestimmung der Lage der Pole.

• Sehr groß waren die Ungenauigkeiten bei der Messung der Kräfte bei den Cent-Münzen. Mit den Werten kann aber man die Größe der Kräfte ungefähr vergleichen. Für die €-Münzen war die Genauigkeit viel höher.

Wir glaubten vorher, dass bei den Münzen die Pole immer an den gleichen Stellen sind und die Nord-Südrichtungen in die gleiche Richtung gehen, weil die Münzen in einer Fabrik gemacht werden und dass Münzen der gleichen Art gleich stark ange-zogen werden. Über Münzen wussten wir vorher nichts. Wir haben auch gelernt, welche Abkürzungen für die Länder auf den Münzen ver-wendet werden. Europa hatten wir in der vierten Klasse. 6 wie bei Kurzfassung Seite: 1



7 Was war schwierig und was gelang nicht oder noch nicht • Mein Bruder und ich sind in verschiedenen Sportvereinen an verschiedenen

Tagen und in verschiedenen Orten. Einen Tag haben wir am Nachmittag Mu-sikunterricht. Während der Schulzeit hatten wir wenig Zeit und konnten oft nicht zusammen arbeiten. Jeder hat dann einen Teil gemacht.

• Das Beschriften der Fotos musste uns immer wieder gezeigt werden. Das hät-ten wir alleine nicht geschafft.

• Unser Versuch zur Messung der Magnetkräfte auf Münzen war nur für €-Münzen ziemlich genau. Für die anderen brauchen wir eine bessere Methode.

• Wir hatten zu wenig neue Münzen aus den letzten Jahren. Wir konnten des-halb nicht erkennen, ob ihre magnetische Kraft mit der Zeit kleiner wird. Von der Liga-Bank in Augsburg sollten wir vor Weihnachten neue €-Münzen erhalten. Diese kamen aber bis jetzt noch nicht. Jetzt haben wir aber keine Zeit mehr bis zur Abgabe. Wenn wir dann die Münzen kriegen, können wir die Anziehungskräfte der neuen Münzen mit denen der alten Münzen vergleichen.

• Die Messungen mit der Waage dauerten sehr lange. Man musste sehr lange warten, bis sich die Münzen nicht mehr bewegten und sich nicht mehr über dem Magneten drehten. Das war oft sehr langweilig. Während einer die Messungen ausführte, musste der andere immer schrei-ben. Leider fanden wir im Internet keine anderen Versuche.

• Manchmal wurde unser kleiner Bruder Ludwig lästig und wackelte am Tisch mit der Waage. Er durfte dann mit dem Handy oder mit der Play-Station spie-len oder wir schalteten ihm den Fernseher ein. Wir konnten dann wieder arbei-ten.

• Am Anfang hat Peter die Münzen schlampig beschriftet. Wir konnten dann die Nummern nicht mehr lesen und mussten die Münzen abwischen und alle Messungen nochmals machen.

• Beim zweiten Versuch hat Johann am Haltefaden an der Waage gespielt und aus Versehen den Abstand der Münzen zum Magnet verändert. Deshalb mussten wir nochmals von vorne mit dem Waage-Versuch beginnen.

• Einige Fotos mussten wir öfters machen. Wegen Spiegelungen hat man oft nichts erkennen können. Die Bilder mit den N-S-Linien wurden dann in einem Fotostudio gemacht.

Viel Spaß gemacht hat besonders das Fotografieren und das Einfügen der Bilder gemacht und am Anfang das Messen. Während der Arbeit bekamen wir immer Spezi und Süßigkeiten.



8 Quellen und Anhang Internetseiten (jeweils als Fußnoten auf der gleichen Seite) http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/permanentmagnetismus#

Dauermagnetismus%20-%20Fakten; Joachim Herz Stiftung; Physik: Permanentmagnetismus-Dauermagnetismus und Elementarmagnetmodell; Aufrufe; 5.12.2013 bis 28.12.2013

http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/permanentmagnetismus# Dauermagnetismus%20-%20Fakten Joachim Herz Stiftung; Physik: Elementarmagnetmodell; Aufrufe: 5.12.2013 bis 28.12.2013 http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/magnetisches-feld-spule/ lb/magnetisches-feld-spule-magnetisches- grundwissen-0 Joachim Herz Stiftung; Physik: Permanentmagnetismus-Dauermagnetismus; Aufrufe: 5.12.2013 bis 28.12.2013 Bis auf die drei Fotos von den €- und den 5-Cent-Münzen auf den Seiten 10 und 11 haben wir alle anderen selbst gemacht. Die anderen machte für uns am 15.1.2014 Peter Derbsch in seinem Fotostudio; Kornstraße 5a; 86399 Bobingen; Telefon: 8234 2590 Die Skizzen auf der Seite 4 sind aus den oben angegebenen Internetseiten. Material aus der Lehrerfortbildung (9.2.2012): Kopien verwendeter Seiten (1 – 3) Auf der Seite 9 fanden wir, dass man die €–Münzen zerteilen kann.



Forschertagebuch verantwortlich: Peter

Tag Zeit Tätigkeit min

21.12.2013 16:00 - 17:34 Uhr Suche im Internet beide; Schreiben von Nr. 2.1 90

22.12.2013 18:00 - 20:00 Uhr Suche im Internet beide; Schreiben von Nr. 2.1 120

25.12.2013 10:00 - 13:00 Uhr Bau des Messturmes Johann Schreiben der Texte 180

23.12.2013 10.00 - 12.00 Uhr Peter: Nägel bemalen, Versuche Feldli-nienen Johann: Schreiben der Texte 120

28.12.2013 15:00 - 17:00Uhr Münzen beschriften und Lage der Pole bestimmen Peter:2 €, Johann:1€ 120

30.12.2013 10:00 - 12;00Uhr Magnetkräfte messen Peter: 2€, Johann:1€ 120

02.01.2014 15:00 - 17:00Uhr Peter: Münzen nach Nummern einsortieren Johann: Schreiben von Nr. 2 – 3 120

04.01.2014 14:00 - 16:00 Uhr Peter: Auswertung der Pole Foto : Johann und Schreiben von 3 bis 4 120

04.01.2013 14:30 - 19:00 Uhr

Schreiben von Nr. 1 Abfeilen der Centmünzen / Teilen der Euro-Münzen, Fotos einfügen, Text korri-gieren und formatieren, mit Hilfe Bildunterschriften einfügen

Johann 210

06.01.2014 10:00 – 12:00Uhr Magnetkräfte messen Johann: Centmünzen; Peter € Peter: Texte ergänzen 120

08.01.2014 15:00 - 17:00 Johann: Münzen zum fotografieren auf-kleben Peter: Texte ergänzen, Bilder einfügen 120

10.01.2014 16:00 - 19:00 Peter: Versuche: Genauigkeit Johann: Inhaltsverzeichnis, Kurzfassung 180

11.01.2014 16:00 - 18:30 Texte fertig machen Nr. 5 - 8 Peter 150

12.01.2013 15:00 - 17:00 Kurzfassung usw. schreiben Johann 120

13.01.2014 14.30 - 18.30 Peter: Versuche ummagnetisieren und Entmagnetisier Peter Text erstellen 180

14.01.2014 16:00 - 19:00 Texte korrigieren Johann und auch Peter 180

15.01.2014 18:00 - 20:00 Inhaltsverzeichnis Johann 120

21.01.2014 18:00 - 20:00 Inhaltsverzeichnis kontrollieren Texte verbessern 120

22.02.2014 15:00 – 16:00 letzter Versuch: ummagnetisierte Münzen in Automaten (beide) abends Text ergänzen 90

Peter: machmal wurde das Eintragen verges-sen

Minuten 2400

Stunden 40

stimmt nicht ganz, weil wir oft gleichzeitig arbeiteten!

ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend ... forscht/RW Augsbur… · Joachim Herz...

Documents

Transcript of ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend ... forscht/RW Augsbur… · Joachim Herz...