Stark wie ein Magnet

Teaser „Stark wie ein Magnet“

Was wird vermittelt?

Wie funktioniert ein Magnet? Woher kommt die Kraft eines Magneten? Und woraus bestehen Magnete?

Im Experiment „Stark wie ein Magnet“ lernen Kinder, wie Metalle mithilfe von Magneten beim Recycling voneinander getrennt werden können. Ausgangspunkt sind einige Kellerfunde unterschiedlicher Metallgegenstände – von denen einige eine „Zauberkraft“ (magnetische Eigenschaften) besitzen. Die Fragestellung ist, wie diese Metalle korrekt entsorgt werden. Im Labor reinigen die Kinder die Gegenstände zunächst mit Wasser und Spülmittel, spülen sie ab und lernen die Metalle Eisen, Stahl, Edelstahl, Kupfer, Aluminium und Titan anhand von Quizfragen kennen. Anschließend testen sie mit einem Magneten, welche Metalle angezogen werden und lernen so den Unterschied zwischen ferromagnetischen und nicht-ferromagnetischen Metallen. Ein Erklärfilm erläutert das Phänomen Magnetismus und zeigt, wie Recyclinganlagen Metalle mithilfe von Magneten, Windsichtern, Lasern und Röntgenstrahlen effizient trennen, damit sie wiederverwertet werden können. Im optionalen Expertentest sortieren die Kinder Hausmüll korrekt in verschiedene Tonnen und lernen, dass jeder Einzelne zum Recycling und zum Schutz knapper Rohstoffe beitragen kann.

Direkt zum Experiment

Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Einsatz im Unterricht

Dauer: ca 30-40 Minuten

Lernziel: Die Schülerinnen und Schüler verstehen, was Magnetismus ist, lernen drei ferromagnetische und drei nicht-ferromagnetische Metalle kennen und erfahren, wie Magnetkraft und andere Trennverfahren beim Recycling von Metallen genutzt werden.

Einstieg

Die Lernenden betreten das Virtual Lab und folgen der Einführung von Dr. Blubber. Sie sehen Kellerfunde aus Metall, werden mit dem Phänomen Magnetismus bekannt gemacht und erhalten die Fragestellung: Welche Metalle wurden im Keller gefunden und wie können magnetische Eigenschaften beim Recycling helfen?

Schritt 1: Materialien auswählen

Nun suchen die Lernenden die benötigten Materialien im virtuellen Materialschrank:
  • einen Magnet
  • eine Glasschüssel
  • eine Spülbürste
  • eine Flasche Geschirrspülmittel
  • eine Zange
Hinweise helfen den Lernenden bei der Auswahl.

Schritt 2: Schüssel füllen und Spülmittel zugeben

Im Experiment wird im Kleinen gezeigt, wie Metallrecycling im Großen funktioniert. Der erste Schritt ist die Reinigung. Die Lernenden bekommen also die Aufgabe, die sechs metallischen Fundstücke zu reinigen. Sie platzieren die Schüssel im Spülbecken, füllen sie mit Wasser und geben einen Tropfen Spülmittel hinzu; anschließend rühren sie kurz um, bis Schaum entsteht.

Schritt 3: Gegenstände einlegen und säubern

Die Lernenden legen nacheinander alle Metallgegenstände in die Schüssel und reinigen sie mit der Spülbürste, bis der Schmutz gelöst ist und das Wasser trüb wird.

Schritt 4: Abspülen und Quizfragen beantworten

Mit der Zange fischen die Lernenden die gereinigten Metallgegenstände aus der Schüssel und spülen sie unter fließendem Wasser ab. Das Forscherpad öffnet sich danach bei jedem Gegenstand mit einer Frage zum jeweiligen Metall:
  1. Warum rostet Eisen, wenn es nass ist? (weil es mit Wasser und Sauerstoff reagiert)
  2. Wodurch wird Eisen zu Stahl? (durch das Entfernen von Verunreinigungen im Eisen)
  3. Was bedeutet es, wenn Stahl galvanisiert ist? (er hat eine Schicht aus Zink, um ihn vor Rost zu schützen)
  4. Was ist besonders an dem Metall Aluminium? (es rostet nicht)
  5. Wofür wird das Metall Kupfer am häufigsten verwendet? (zum Leiten von Strom in Kabeln)
  6. Was ist ein Vorteil von Titan? (es ist besonders leicht und sehr stark)
Die Lernenden beantworten die Fragen und Dr. Blubber gibt eine Erläuterung.

Schritt 6: Metallische Gegenstände korrekt zuordnen

Nach jeder Frage legen die Lernenden die Metallgegenstände beim entsprechenden Namenskärtchen ab und ordnen so die Gegenstände dem korrekten Metall zu:
  • Schraube – Eisen
  • Schraubendreher – Stahl
  • Schlüssel – galvanisierter Stahl
  • Fischbüchse – Aluminium
  • Draht – Kupfer
  • Brillengestell – Titan

Schritt 7: Phänomen Magnetismus kennenlernen

Ein Erklärfilm erläutert das Phänomen Magnetismus: Magnetwirkung, Magnetfeld, Polwirkung und der Praxisbezug zu magnetischen Alltagsgegenstände werden behandelt.

Schritt 8: Magnetwirkung der Gegenstände testen

Die Lernenden halten einen Magneten über die sortierten Gegenstände auf dem Labortisch. Die ferromagnetischen Gegenstände aus Eisen, Stahl und galvanisiertem Stahl bleiben am Magnet haften, die nicht-ferromagnetischen haften nicht.

Schritt 9: Magnetische Eigenschaften von Metallen und Recycling verstehen

Ein Erklärfilm zeigt anhand von jeweils drei Metallen, was ferromagnetische (Eisen, Kobalt, Nickel) und nicht-ferromagnetische Metalle (Aluminium, Kupfer, Gold) sind und erläutert, warum auch Stahl und galvanisierter Stahl von Magneten angezogen werden (weil sie ausreichend viel Eisen enthalten). Im Film sehen die Lernenden außerdem, wie das Recycling von Metallen in vielen Anlagen abläuft: Vorsortieren – Zerkleinern – sortenreine Trennung verschiedener Metallarten durch Windsichter, Magnetabscheider und weitere Erkennungstechnologien mit Kamera, Laser und Röntgenstrahlen.

Schritt 10: Zusammenfassung

Dr. Blubber verdeutlicht, dass Recycling sehr wichtig ist, um Rohstoffreserven zu schonen und um Energie für die Herstellung neuer Produkte zu sparen. Die sortenreine Trennung von Metallen im Recyclingprozess – auch mithilfe der „Zauberkraft“ von Magneten – leistet hierfür einen wertvollen Beitrag. Deshalb werden die Kellerfunde am besten zum Wertstoffhof gebracht, wo sie fachgerecht weiterbehandelt werden.

Schritt 11: Aufräumen

Diee Lernenden entscheiden, ob sie das virtuelle Labor selbst aufräumen oder dies automatisch erledigen lassen möchten. Wenn sie sich für das selbstständige Aufräumen entscheiden, müssen sie die benutzten Materialien korrekt sortieren.

Expertentest (optional)

Im Expertentest geht es darum, verschiedene Gegenstände aus dem Hausmüll per Drag & Drop der korrekten Tonne oder einem anderen Entsorgungsweg zuzuordnen: Konserventonne und Joghurtbecher / Gelbe Tonne, schmutzige Alufolie / Restmüll, Teebeutel/Biotonne, Kinoticket/Papiertonne, unbenutzte Haarspraydose/Wertstoffhof, AA-Batterie / Sammlung im Schraubglas für die Rückgabe im Geschäft. Dr. Blubber gibt nach jeder Zuordnung erläuterndes Feedback. Die Lernenden erhalten ein Expertendiplom, wenn sie den Test vollständig bis zum Ende durchführen.

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