Ich bin Weltraumphysiker. Ich habe mit einer Gruppe von Schülern (zwischen 10 und 12 Jahren) gearbeitet, die die Sonne, die Erde und das Sonnensystem erforschten. Wir haben über einige Grundlagen des Magnetismus und die Tatsache gesprochen, dass das Magnetfeld der Erde entscheidend ist, um uns vor dem Sonnenwind zu schützen. Ein schlauer Student wollte jedoch mehr Informationen darüber, wie das genau funktionierte? Schließlich schienen die Magnete, mit denen er spielte, nur andere Objekte anzuziehen, es sei denn, das Objekt war ein Magnet und er versuchte, gleiche Pole zusammenzubringen. Er schlug vor, dass der Sonnenwind vielleicht aus winzigen Magneten besteht, schlug dann aber richtig vor, dass sie sich, wenn dies wahr wäre, einfach umdrehen würden, wenn sie zufällig falsch ausgerichtet wären, und dann immer noch von der Erde angezogen würden?
Was wirklich vor sich geht, ist natürlich die Lorentz-Kraft aufgrund der Ionisierung des Sonnenwinds (und anderer hochenergetischer Teilchen). Ich habe versucht, die Lorentz-Kraft so einfach wie möglich zu erklären, aber ich glaube nicht, dass ich sehr erfolgreich war!
Ich habe darüber nachgedacht, wie dies mit einer einfachen Demo gezeigt werden könnte, bei der ich einfach jede Verwendung von Elektronenstrahlen (Kathodenstrahlröhren usw.) ausschließe. Dies ist eine Grundschule ohne Zugang zu solcher Ausrüstung (und ich habe auch keinen direkten Zugang durch meine Arbeit). Zur Not könnte ein alter CRT-Fernseher oder Computermonitor nützlich sein, aber ich bin ein paar Jahre zu spät. Es sind alles Flachbildschirme in der Schule. Wir könnten mit einigen einfachen Motoren und Generatoren herumspielen, aber ich fürchte, es ist ein wenig abstrakt, Konzepte von dort mit dem Sonnenwind und der Magnetosphäre zu verbinden. Ich habe mit Gymnasiasten gearbeitet, die Schwierigkeiten hatten, sich mit Motoren und Generatoren vertraut zu machen, also denke ich, dass das für einen 12-Jährigen nur zusätzliche Verwirrung sein könnte.
Hat jemand eine einfache Erklärung oder Demo der Lorentz-Kraft, wie sie bei der Abschirmung des Sonnenwinds durch das Erdmagnetfeld gilt?
Es ist eine sehr schwierige Aufgabe, einem 12-Jährigen die Lorentz-Kraft tatsächlich zu erklären. Tatsächlich ist das Konzept der Kraft allein nicht so einfach, geschweige denn Lorentz.
Ich habe eine Weile im Science Museum gearbeitet und bin zu dem Schluss gekommen, dass man nicht alles erklären muss. Sie müssen die Gefühle und die Vorstellungskraft dieses gealterten Publikums ansprechen, nicht sein Gehirn. Aber du weißt es schon.
Nun, ich weiß nicht, wie ich die Lorentz-Kraft in einem kosmologischen Rahmen erklären soll. Es gibt jedoch einige einfache Demonstrationen der Lorentz-Kraft, die Sie durchführen können. Die beste wird in diesem Video von (dem größten) Prof. Walter Lewin vom MIT (gegen 12:00) demonstriert. Vielleicht können Sie diese Demonstration nutzen und irgendwie eine Parallele zwischen dem Strom im Draht und dem Sonnenwind ziehen.
Vielleicht möchten Sie sich auch diese Website ansehen . Vielleicht könnten Sie einige der Konzepte anwenden, die Sie dort finden. Unten gibt es sogar eine Anleitung zur kosmologischen Demonstration, obwohl die Ausrüstung nicht so einfach ist.
Hoffe das hilft.
Nick Moore hat es für meine 12-jährige Tochter angeklickt. Sie versteht und kann Lorentz Force sehr klar und einfach mit wenig bis gar keinem Aufwand erklären. Sie fing an, die meisten technischen Daten für ihr naturwissenschaftliches Projekt der 6. Klasse über den Homopolarmotor durchzugehen. Das Magnetfeld der Erde macht für sie jetzt Sinn. Sie versteht, wie das Nordlicht entsteht und warum es so aussieht. Es war erstaunlich zu sehen, wie eine wissenschaftliche Glühbirne mit einer solchen Intensität aufleuchtete. Jetzt hat sie Spaß und das ist alles...
David h