Magnetismus und Elektrostatik - ein Vergleich

Vergleich der Grunderscheinungen

Magnetismus

Elektrostatik
besondere "Steine" in der Natur Magnetsteine kennt man schon sehr lange. Sie sind schwache, natürlich vorkommende Magnete, die andere Stoffe, z.B. aus Eisen anziehen.
Magnetstein		 Schon die alten Griechen hatten - wahrscheinlich beim Versuch Bernstein zu polieren - entdeckt, dass sich Bernstein elektrisch auflädt, wenn man ihm mit einem Tuch reibt.

rohe Bernsteine
(Bild: Lanzi, de.wikipedia.org - CC - verkleinert)
es gibt verschiedene Pole Wird ein Magnet einem zweiten Magneten genähert, so ziehen sich die beiden Magnete evtl. an. Dreht man einen davon um, so stoßen sich die Magnete diesmal ab.
Die beiden Enden (Pole) sind also nicht gleichwertig sondern unterschiedlich. 		Zwei Bernsteine werden mit einem Tuch gerieben. Bernstein und Tuch ziehen sich anschließend an, die beiden Bernsteine hingegen stoßen sich ab.
Die elektrische Ladung auf Bernstein und Tuch muss also unterschiedlich sein.
Festlegung der Pole Wird ein Magnet drehbar gelagert oder aufgehängt, so richtet er sich im Magnetfeld der Erde aus. Man nennt dies einen Kompass.

Kompassnadel richtet sich nach Norden aus

Auch wenn man ihn wegdreht, stellt er sich immer wieder so ein, dass dasselbe Ende des Magneten - derselbe Pol - nach Norden zeigt.
Diesen Pol nennt man den Nordpol (rot), der andere Pol ist der Südpol (grün).
Diese Benennung ist willkürlich.		 Ein Ende einer Glimmlampe wird mit Erde verbunden. Bringt man unterschiedlich geladene Körper mit der Glimmlampe zur Berührung, so blitzt sie an den unterschiedlichen Enden auf.

Unterschiedliches Aufblitzen einer Glimmlampe

Blitzt sie am Berührungsende, so nennt man die Ladung negativ (- Ladung), blitzt sie am anderen Ende, so nennt man die Ladung positiv (+ Ladung).
Auch diese Festlegung ist willkürlich.
Kräfte zwischen den Polen

genauere Untersuchung
Gleiche Pole (N und N, S und S) stoßen sich ab.
Ungleiche Pole (N und S) ziehen sich an.
Abstoßung und Anziehung zwischen Magneten

Magnetpole nennt man immer N und S , niemals + und -, das gehört zu den elektrischen Ladungen!
Gleiche Pole (+ und +, - und -) stoßen sich ab.
Ungleiche Pole (+ und -) ziehen sich an.
Abstoßung und Anziehung zwischen Ladungen

Elektrische Pole / Ladungen nennt man immer + und - niemals N und S, das gehört zu den Magneten!
Was passiert beim Teilen? Bricht oder sägt man einen Magneten auseinander, so bekommt man nicht etwa einen Nordpol und einen Südpol, sondern wieder zwei vollständige Magnete mit Nordpol und Südpol (Dipole).

Ein Magnet wird zerteilt Führt man dies immer weiter durch, so kommt man schließlich zu Super-Mini-Magnetchen, die man nicht mehr weiter teilen kann, den sogenannten Elementarmagneten.

Es sind aber immer noch vollständige Dipole mit Nordpol und Südpol.
Magnetische Einzelpole (Monopole) gibt es nicht!		 Bringt man einen elektrisch geladenen Körper mit einem gleichen ungeladenen Körper zusammen, so verteilt sich die Ladung gleichmäßig auf beide Körper. Man kann Ladung also teilen.

Die Ladung wird geteilt
Irgendwann ist man aber bei einer kleinsten Ladungsportion angelangt, die man nicht mehr weiter teilen kann. Man nennt sie die Elementarladung.
Ein Elektron hat eine Elementarladung.


Beachte den Unterschied zum Magnetismus!
Einzelne positive oder negative Ladungen gibt es sehr wohl!
Ein anderer Körper wird influenziert,
er ändert vorübergehend sein Verhalten		 Ein Eisenkörper wird zwar von Magneten angezogen, kann aber selber keinen anderen Eisenkörper anziehen.
Elementarmagnete sind im Eisen zwar vorhanden, aber ungeordnet.

Bringt man jedoch einen anderen Magneten in die Nähe des Eisenkörpers, so werden die Elementarmagnete im Eisen ausgerichtet. Das Eisenstück wird dadurch vorübergehend selber zum Magneten.
Influenz - Eisen wird selber zum Magneten		 Hier muss man zwischen Leitern und Nichtleitern unterscheiden.

Leiter:Elektronen können sich im Leiter bewegen
Bei einem Leiter sind die Elektronen (Träger der negativen Ladung) beweglich. Bringt man also eine andere negative Ladung in die Nähe, so werden die Elektronen im Draht sich von diesem wegbewegen.
Nichtleiter:
Verschiebung der Ladungsschwerpunkte in einem NichtleiterBei einem Nichtleiter sind die Elektronen nicht beweglich. Sie können ihr Atom nicht verlassen. Trotzdem werden sie versuchen sich so weit wie möglich von der anderen negativen Ladung zu entfernen. Dadurch werden in den Atomen die Ladungsschwerpunkte verschoben.
Abstoßung zwischen gleichen Polen Lässt man mehrere Eisennägel von einem Magneten anziehen, so wird jeder der Nägel vorübergehend selbst zu einem Magneten (s.o.).
Da sich an den Köpfen gleiche Pole bilden, stoßen sich die Nägel gegenseitig ab (vgl. Foto und Skizze).
Abstoßung zwischen gleichen Polen Abstoßung gleichnamiger Magnetpole
Wird mit der Influenzmaschine Ladung getrennt, so findet man die Ladung auch auf den Lametta- oder Papierfäden. Sie stoßen sich ab.
Dasselbe kann man auch an Haaren beobachten, wenn sie an einem Pulli oder Luftballon gerieben wurden.
Abstoßende Papierfäden Abstoßung gleicher Ladung
Möglichkeiten für ein Messinstrument Legt man zwei Magnete so übereinander, dass gleiche Pole an den Enden sind, so stoßen sie sich ab. Je kräftiger die Magnete sind, desto größer ist die Abstoßung.
Abstoßung zweier Magnete Ein Magnet schwebt
Bringt man negative Ladung auf ein Elektroskop, so verteilt sie sich auf den feststehenden Teil und auf den Zeiger - die gleichnamigen Ladungen stoßen sich ab, es gibt einen Zeigerausschlag. Dieser ist um so größer je größer die Ladung auf dem Elektroskop ist.
Ein geladenes ElektroskopLadungen beim Elektroskop
Neutralisation Ein Magnet zieht mit seinem Nordpol Cent-Münzen an. Sie sehen aus als wären sie aus Kupfer, sind sie aber nicht, sie sind nur verkupfert, ihr Kern besteht aus Eisen.
Nähert man einen zweiten Magneten mit dem Südpol, so fallen die meisten Münzen ab. Der Südpol hebt die Wirkung des Nordpols weitgehend auf, man nennt dies Neutralisation.		 Bringt man gleiche Mengen positiver und negativer Ladung zusammen, so heben sie sich in ihrer Wirkung auf. Der Körper wirkt genau so wie ein ungeladener Körper.
Man nennt dies Neutralisation.

Bilder und Grafiken (sofern nichts anderes angegeben) : Grüninger, Landesbildungsserver