I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ТАЙНА МАГНИТА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение 3
Типы магнитов 3
Магнитосфера Земли 4
Человек и его магнитное поле 5
Факторы, влияющие на магнитное поле Земли 6
Синдром отсутствия магнитного поля 6
Магнитное поле Земли 6
Магнитные бури 8
Влияние магнитного поля Земли на человека 10
Заключение 18
Список литературы 19
Введение:
Мне очень нравится узнавать новое. Недавно у меня появился магнит, с которым очень интересно играть, притягивать к нему разные предметы. Я заметила, что магнит действует не на все предметы одинаково, а почему это происходит, не знаю. Мне стало интересно узнать, какие тайны хранит в себе магнит, какая сила притягивает предметы к магниту. Так же мне захотелось выяснить, как люди используют магниты в своей жизни.
Магнит – это тело, способное притягивать железо, сталь, никель и некоторые другие металлы. Слово «магнит» происходит от названия провинции Магнезия (в Греции), жителей которой звали магнетами.
Типы магнитов
Магниты бывают естественными и искусственными.
Естественные (или природные) магниты встречаются в природе в виде залежей магнитных руд. В Тартуском университете находится самый крупный известный естественный магнит. Его масса составляет 13 кг. и он способен поднять груз в 40 кг.
Электромагниты представляют собой металлический сердечник из «магнитно-мягкого» железа в изолированной обмотке, по которой проходит электрический ток.
Постоянные магниты обладают магнитным полем при отсутствии электротока. Типы наиболее часто используемых постоянных магнитов:
ферромагниты или керамические магниты, изготавливаются путем спрессовывания феррита в специальных формах с помощью мощных прессов при высокой температуре. Они могут быть любой формы и величины и намагничиваются после придания им окончательного вида. Такие магниты весьма хрупкие и недолговечные.
Алнико-магниты - сплав алюминия, никеля, железа, кобальта и меди. Они примерно в десять раз мощнее, чем ферромагниты.
Искусственные магниты стали изготовлять в Англии XVIII веке методом натирания. Один из самых сильных естественных магнитов был, по преданию, у Ньютона – в его перстень был вставлен магнит, поднимавший предметы, масса которых была в 50 раз больше массы самого магнита.
Магнитная сила – сила, с которой предметы притягиваются к магниту.
Искусственные магниты, получаемые путем простого размещения куска стали вблизи магнита или прикосновением его к магниту, довольно слабы. Более сильные магниты получаются, если натирать стальную полосу магнитом в одном направлении. Однако и в этом случае мы всегда получаем магнит более слабый, чем тот, при помощи которого производилось намагничивание. Всякого рода удары и встряхивание во время намагничивания благоприятствуют ему. Напротив, сотрясения готового постоянного магнита, а также резкие изменения его температуры способствуют размагничиванию.
Остаточное намагничивание зависит не только от материала, но и от формы намагничиваемого тела. Сравнительно короткие и толстые бруски из мягкого железа, как мы говорили, размагничиваются после удаления магнита почти полностью. Но если из того же железа мы приготовим проволоку, длина которой в 300-500 раз больше ее диаметра, то эта проволока, не свернутая в бухту или клубок, в значительно большей степени сохраняет свое намагничивание.
Магнитосфера Земли
Магнитное поле Земли образует магнитосферу, простирающуюся на 70-80 тыс. км в направление Солнца. Она экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц, высоких энергий и космических лучей, определяет характер погоды на обоих полушариях. Магнитное поле земли изменяется в зависимости от географической широты. На экваторе оно значительно слабее (0,3 гаусса), чем на Северном и Южном полюсах (0,7 гаусс).
Человек и его магнитное поле
"Все живые организмы обладают электрическими полями и, как следствие, магнитными полями сложной природы Эти поля полностью пропадают со смертью": проф. Бурр, Йельский университет в США.
Немецкий физик док. Попп (Рорр) провел исследования и доказал, что эти электромагнитные излучения могут быть экспериментально измерены и что все биологические процессы можно свести к электромагнитным воздействиям.
Традиционная медицина сегодняшнего дня встала перед необходимостью признать существование не только видимого и плотного тела, но и невидимого электромагнитного. В отличие от плотного тела, в котором все занимает строго определенную позицию, имеет объем и достоверные границы, электромагнитное тело, напротив, не имеет однозначных границ и очертаний.
Раньше полагали, что информация в организме передается только гуморальными и невральными путями. Сегодня эта точка зрения устарела. Нервные волокна и жидкости организма (кровь, лимфа) переносят информацию моторного и сенсорного раздражения, переносят биохимические вещества, участвующие в тканевом катаболизме и метаболизме. Попп показал, что невообразимо огромное количество информации, существующее внутри организма, может передаваться только с помощью излучения. Нервы и жидкости организма слишком "медлительны" для выполнения этой задачи. Электромагнитные колебания ответственны за все процессы обмена веществ, за рост и отмирание, за образование ферментов и тепловую регуляцию, осознанный и подсознательный прием информации.
Факторы, влияющие на магнитное поле Земли
Исследования показали, что интенсивность магнитного поля Земли за последние 1000 лет снизилась на 50 %, а за последние 150 лет - еще на 8%. В результате этого процесса уменьшилось магнитное поле и у человека.
Кроме того, на дефицит магнитного поля влияет и окружающая среда: железо, бетон, электромагнитные поля от различных приборов, конструкций и механизмов, которые окружают человека. Мы живем, спим, работаем в зданиях из железобетона. Передвигаемся в замкнутых пространствах автомобилей, поездов. Все эти факторы разрушают наше здоровье и за восстановление его мы платим очень высокую цену.
Синдром отсутствия магнитного поля
В 1976 году доктор Киочи Никагава первым ввел в обиход специальный термин, обозначающий недостаточность естественного магнитного поля.
Основными проявлениями данного синдрома являются: общая слабость, повышенная утомляемость, сниженная работоспособность, бессоница, головная боль, боли в суставах и позвоночнике, патология сердечно - сосудистой системы, гипер - и гипотония, нарушения пищеварения и кровообращения, проблемы с предстательной железой, гинекологические дисфункции и ряд других процессов.
Магнитотерапия дает возможность восполнить дефицит магнитного поля человека и тем самым восстановить его здоровье.
Магнитное поле Земли Немного историиИзучение магнитного поля Земли имеет чрезвычайно важное практическое и научное значение. С давних времен известен компас, прибор, в котором используется магнитное поле Земли и который дает возможность ориентироваться относительно сторон света.
Английский физик XIV в. Уильям Герберт изготовил шарообразный магнит, исследовал его с помощью маленькой магнитной стрелки и пришел к выводу, что земной шар – огромный космический магнит. Подвешенная на нити или укрепленная на острие магнитная стрелка устанавливается в каждой точке вблизи земной поверхности определенным образом — приблизительно в направлении с севера на юг. Этот основной факт означает, чтосуществует магнитное поле Земли.
Внешние, расплавленные слои ядра Земли находятся в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля, формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли.
Смещение магнитных полюсов ЗемлиМагнитные полюсы Земли много раз менялись местами (происходила инверсия). За последние 160 миллионов лет это случалось около 100 раз. 570 миллионов лет назад магнитные полюса Земли были расположены в районе экватора.
Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние 100 лет магнитный полюс в Южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Южный океан. Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Северный Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 год — более 150 км. Хотя эти данные расчётные, они подтверждены замерами северного магнитного полюса. По данным на начало 2007 года, скорость дрейфа северного магнитного полюса увеличилась с 10 км/год в 1970-х годах до 60 км/год в 2004 году.
Ускорение движения полюсов (в среднем на 3 км/год) и движение их по коридорам инверсии магнитных полюсов (эти коридоры позволили выявить более 400 палеоинверсий), позволяет предположить, что в данном перемещении полюсов следует усматривать не экскурс, а очередную инверсию магнитного поля Земли.
Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 1990-х годов достиг 45°. В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок.
Магнитные буриЕсли на Солнце происходит мощная вспышка, то усиливается солнечный ветер. Это вызывает возмущение земного магнитного поля и приводит к магнитной буре. Пролетающие мимо Земли частицы солнечного ветра создают дополнительные магнитные поля. Эти явления называют магнитными аномалиями (от лат. – отклонение). Магнитные аномалии бывают кратковременными и постоянными. Кратковременная аномалия – магнитная буря, постоянные аномалии – залежи железной руды на небольшой глубине.
Магнитные бури причиняют серьёзный вред: они оказывают сильное влияние на радиосвязь, на линии электросвязи, многие измерительные приборы показывают неверные результаты. Они способны вызвать нарушения работы компаса и магнитных приборов.
Земное магнитное поле надежно защищает поверхность Земли от космического излучения, которое оказывает губительное действие на живые организмы. В состав космического излучения, кроме электронов и протонов, входят и другие частицы, движущиеся в пространстве с огромными скоростями.
Полярное сияниеРезультатом взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли является полярное сияние. Вторгаясь в земную атмосферу, частицы солнечного ветра (в основном электроны и протоны) направляются магнитным полем (на них действует сила Лоренца) и определённым образом фокусируются. Сталкиваясь с атомами и молекулами атмосферного воздуха, они ионизируют и возбуждают их, в результате чего возникает свечение, которое называют полярным сиянием.Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого располагаются рядом с полюсами планеты. Оно – разновидность электромагнитного поля, создаваемого движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся заряды или токи.
Земля это огромный магнитНо окончательно природа магнитного поля Земли не установлена. По современным воззрениям, магнитные свойства Земли зависят от физических условий в недрах Земли и ее космической истории. По расчетам ученых, ядро Земли сжато до 3,5-5 млн. атмосфер и является жидким. В нем циркулируют круговые токи, которые являются источниками магнитного поля. Поле определяет магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме экватора вокруг Земли.
Итак, источник магнитного поля спрятан в центре Земли. Наша планета, подобно другим телам Солнечной системы, создает свое магнитное поле с помощью внутреннего генератора, принцип работы которого такой же, как и обычного электрического, преобразующего кинетическую энергию своих движущихся частиц в электромагнитное поле. В электрогенераторе движение происходит в витках катушки, а внутри планеты или звезды – в проводящей жидкой субстанции. Огромная масса расплавленного железа объемом в 5 раз больше Луны циркулирует в сердцевине Земли, образуя так называемое геодинамо.
Влияние магнитного поля Земли на человекаВсё, что находится на Земле подвержено действию невидимых силовых линий магнитного поля. Сруктура и функция Земли, а также и человеческого организма тесным образом связана с наличием электрических зарядов, которые определяют все процессы, связанные с жизнедеятельностью всех организмов, находящихся на её поверхности, в воде, в почве, в воздухе. Земля обладает электрическим и магнитным полем.
Изучением влияния различных факторов погодных условий на организм здорового и больного человека занимается специальная дисциплина – биометрология.
Оказалось, что изменение магнитного поля Земли является причиной многих заболеваний, которые лечатся такими способами, что требует особого внимания специалистов и лечащих врачей. Так называемые магнитные бури, в которых принимают участие Солнце, солнечный ветер, а также магнитное поле Земли создают много проблем и являются причиной ненормального поведения человека, в том числе и криминального, а также тяжелейших заболеваний: инсультов мозга, инфарктов миокарда, психических расстройств, ДТП и другого криминального и суицидального поведения
Магнитные бури вносят разлад в работу сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системы, а также изменяют вязкость крови; у больных атеросклерозом и тромбофлебитом она становится гуще и быстрее свёртывается, а у здоровых людей, напротив, повышается вероятность кровотечений. Магнитные бури способны выводить из строя даже технику. Наведенные во время сильнейшей магнитной бури 13-14 марта 1989 года «запредельные» токи в линиях электропередач канадской провинции Квебек вывели из строя мощную энергетическую систему. В результате более 6 миллионов человек остались без электроэнергии, убытки превысили 1 миллиард долларов. По этой же причине в трубопроводах могут наводиться токи до 1000 А, которые способствуют выводу их из строя
Магнитное поле
Поле, окружающее магнит, в котором проявляется притягивающее и отталкивающее действие магнитной силы. Изображается в виде линий магнитного поля.
Единица измерения магнитной силы
Гаусс -количество линий магнитного поля, проходящих через 1 см³ поверхности. Терапевтический диапазон: 200 - 3000 гаусс.
Тесла -единица измерения магнитной силы равная 10000 Гауссов.
Магнитная сила (магнитная индукция)
Основная силовая характеристика магнитного поля - магнитная индукция.Это сила, направленная на магнит или от него, которая вращает, отталкивает или притягивает. Ее можно физически ощутить, попытавшись соединить или наоборот разъединить два магнита.
Заключение
Я заметила, что магнитная сила используется и дома, и в школе: с помощью магнитов мы крепим записки на холодильник дома, а в школе прикрепляют плакаты к доске; магнитные крепления есть на дверцах шкафов, сумках. Дверца холодильника притягивается к самому холодильнику с помощью магнитной силы. Есть магнитные игры, например, магнитные пазлы, магнитный футбол. Я тоже использую эту силу, прикрепляю к металлической копилке ключи от нее, чтобы они не потерялись. Сейчас, благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений. Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах. О магнитах люди узнали давно и стали использовать его свойства в своих целях. Раньше использовали только естественные магниты – кусочки магнетита, сейчас большинство магнитов – искусственные. А самые сильные их них – электромагниты, которые используют на предприятиях.
Список литературы.
1. Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006. – 260 с.
2. Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Том 7 – Москва, 1994.
3. Занимательные опыты: Электричество и магнетизм./ М. Ди Специо; Пер. с англ. М. Заболотских, А. Расторгуева. – М.: АСТ: Астрель, 2005, - 160 с.: ил.
4. Карцев В.П.. Магнит за три тысячелетия. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 190 с.: ил. – (Научно-попул. б-ка школьника).
5. Перельман Я.И.. Занимательная физика. В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. А.В. Митрофанова. – М.: Наука, 1986. – 272 с., ил.
6. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 480 с.