XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Невидимая сила магнита
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Цель работы – изучить, почему и за счет чего магниты действуют друг на друга и на другие тела?
Объект исследования – магнит, предмет исследования - свойства магнита.
Проверяемая гипотеза:
магниты действуют на другие предметы благодаря полю (электро-магнитному!), которое они создают вокруг себя.
Задачи исследования:
определить, что такое магнит;
выяснить, какими свойствами обладает;
выявить, каким образом люди применяют магниты в жизни.
Методы исследования:
изучение проблемы (опыты, наблюдения, изучение литературы);
сопоставление и анализ полученных фактов и сведений.
С удивительными свойствами магнитов человек сталкивается каждый день, начиная с самых малых лет. И при этом не задумывается, почему «магнитики» висят на дверке холодильника и не падают или почему с помощью магнитного конструктора можно построить высокую башню и она не разваливается? Какие силы удерживают два магнита так, что иногда их трудно оторвать друг от друга?
Желанию выяснить природу этих сил и других свойств магнита и посвящена наша работа.
Магнитная сила
Магнит - это природный камень, который умеет притягивать железные предметы. За счет чего он это делает?
Сила, которой обладает магнит, называется магнетизм. Вызывается она магнитными полями. Магнитное поле – это невидимая глазу область вокруг магнита, внутри которой ощущается воздействие магнита на внешние объекты. Магнитная сила – это сила, с которой предметы притягиваются к магниту.
У магнита есть два полюса – северный и южный. Нельзя разрезав магнит получить только один полюс. Железные опилки рядом с магнитом выстраиваются определенным образом вдоль линий магнитного поля. Эти линии идут от одного полюса к другому:
Свойства магнита:
1. Магниты притягиваются друг к другу разноименными полюсами, а отталкиваются одноименными.
2.Магнит притягивает только металлические предметы.
3.Магнит действует на расстоянии.
4.Магнит действует через бумагу, стекло, дерево.
Историю открытия магнита пастухом Магнисом и многие его свойства описал в своем рассказе для детей «Магнит» Лев Николаевич Толстой. В Древнем Китае люди начали использовать магниты гораздо раньше, чем в Европе. Впервые европейцы увидели магнит, когда знаменитый купец и путешественник Марко Поло привёз его из Китайской Империи.
Некоторые из этих свойств мы дальше проверим в опыте!
Интересные факты о магнитах:
Магниты делятся на постоянные и электрические.
Все постоянные магниты при нагревании до определённой температуры теряют свои магнитные свойства.
Электрические магниты вырабатывают магнитное поле только под воздействием электрического тока.
Земля представляет собой гигантский магнит.
Магнитное поле Земли
Земля ведёт себя как большой магнит: у неё есть своё магнитное поле. Это явление вызвано железом и никелем внутри ядра Земли.
Многие живые существа, например, птицы или черепахи, могут ориентироваться по магнитному полю Земли.
Магнитное поле Земли защищает нас от космического ветра – это поток заряженных и очень опасных для всего живого частиц из космоса.
В моменты вспышек на Солнце в пространство исторгаются потоки частиц. Их называют солнечным ветром.
Благодаря нашему магнитному полю, большая их часть до поверхности Земли не долетает.
Бомбардируя магнитное поле нашей планеты, они вызывают магнитные бури - полярные сияния.
Полярное сияние
Красивые цветные картинки – это и есть следы «сгорания» заряженных частиц в верхних слоях атмосферы.
Магнитное поле самое сильное на полюсах, поэтому и сияние возникает на полюсах Земли.
Магнитная стрелка компаса всегда указывает на магнитный северный полюс. А он почти совпадает с географическим полюсом.
Самым известным прибором, основанным на явлении магнетизма, является компас. Он был изобретен в Китае очень давно. Компас - это устройство для ориентирования на местности.
По нему мы определяем и остальные стороны света. Но стоит рядом появиться магниту, как стрелки перестают указывать на север и ориентируются на него (см. Приложение 1).
А сейчас мы покажем Вам несколько опытов, которые наглядно продемонстрируют удивительные свойства магнитов.
Эксперименты с магнитами
Опыт первый: волшебный Петушок.
Берем Петушка, кладем его на стол. И сейчас он начнет по нему ходить.
Петушок двигается потому, что у него есть магнит и у нас в руках (под столом) есть магнит (см. Приложение 2).
И они притягиваются друг к другу даже через поверхность стола. Петушок перемещается по линиям магнитного поля. А поле проникает через бумагу, дерево, стекло (и даже через воду!).
Опыт второй: магнитная пружина.
Берем магниты и насаживаем их на стержень одинаковыми полюсами друг к другу. Магниты раскачиваются как пружина, но не прилипают друг к другу (см. Приложение 3).
Это происходит из-за того, что одноименные полюса магнита отталкиваются друг от друга.
А вот разноименные полюса будут притягиваться!
Опыт «Магнитный маятник».
Берем опорную плиту, прикрепляем шаблон Земли и надеваем пять магнитов на штыри платформы синей стороной вверх (см. Приложение 4). Затем берем раму, к которой прикреплен стержень. На втором конце стержня закреплена «летающая тарелка». Вставляем раму в отверстие на плите и слегка качнем маятник.
Сейчас мы Вам покажем еще один опыт – «Магнитный маятник», который демонстрирует действие магнитного поля.
Мы видим, что маятник беспорядочно раскачивается от одного магнита к другому. Как будто НЛО терпит бедствие и ищет место посадки на Земле.
Это происходит из-за того, что внутри тарелки тоже есть магнит. Во время движения на него действует магнитное поле всех магнитов сразу. Из-за быстрого движения тарелка остановиться не может. И только когда маятник успокоится, один из магнитов Земли захватывает его.
Опыт «Магнитная подушка».
А сейчас мы покажем Вам принцип, который используется при создании высокоскоростных поездов или маглевов.
Берем стеклышко и вставляем его в щель на платформе. Затем берем карандаш и насаживаем на него с двух сторон магниты (см. Приложение 5).
Потом четыре магнита вставляем в прорези на платформе. Установка готова. Берем карандаш и осторожно кладем сверху на магниты.
И что мы видим? Карандаш висит в воздухе, ничего не касается и не падает! Более того, он будет висеть, даже если его слегка закрутить. Смотрите! Это происходит потому, что одноименные полюса магнита отталкиваются друг от друга, и магнитное поле не дает карандашу упасть. На таком принципе работают поезда на магнитной подушке. Называются они маглевы.
Магнитопланы или маглевы
Самые быстрые поезда в мире – это поезда, которые движутся и управляются магнитным полем – магнитопланы или маглевы.
Они в прямом смысле слова летят над рельсом, и благодаря отсутствию трения могут развивать огромную скорость.
Такие поезда разрабатывают в Германии, Японии.
В России в 2021 году провели первые испытания такого поезда.
В Японии экспериментальный поезд разогнался до скорости 581 км/час.
Но постоянно работающая линии есть только в Шанхае (Китай), ее скорость - 450 км/час.
Применение магнитов в жизни людей
Магниты используются в медицине. Они оказывают мягкое обезболивающее действие, улучшают настроение, лечат заболевания костей, снимают стресс (магнитотерапия).
Магнито-резонансные томографы – позволяют «увидеть» внутренние органы человека.
Магниты используются в технике – в телефоне, телевизоре, наушниках, банковских картах.
Они помогают поднимать тяжелые грузы на заводах.
Магниты в быту – магнитные крепления, защелки, держатели, магнитные игры (пазлы, бакуган и другие).
Вред от магнита
Магнит может быть не только полезным, но и опасным.
Магнит вреден для приборов:
часы, намагнитившись, будут неточными;
магнитные диски, видео- и аудиокассеты, банковские карты могут размагнититься;
изображение в телевизоре может исказиться вблизи магнита;
многие приборы рядом с магнитом могут «врать».
Магнит вреден для людей:
в крови человека есть железо (участвует в переносе кислорода по телу), поэтому действие сильного магнита может быть опасно;
плохо действуют на самочувствие человека магнитные бури;
очень опасно проглотить два, даже маленьких, магнита. Они все равно будут притягиваться друг к другу, что может привести к повреждению внутренних органов.
Заключение
Выполнив данную работу, проделав опыт, мы подтвердили свою гипотезу, что магниты создают вокруг себя невидимое глазу магнитное поле и благодаря этому притягиваются друг к другу и притягивают другие предметы.
Удивляют свойства магнита:
магнит всегда имеет "северный" и "южный" полюс, невозможно добиться, чтобы образовался один магнитный полюс;
разные полюса магнитов притягиваются, одинаковые полюса отталкиваются;
магнитная сила может проходить через предметы и вещества;
магниты притягивают даже на расстоянии.
Изучая литературу, мы узнали, что Земля – это большой магнит, который тоже имеет два полюса «южный» и «северный», а магнитное поле Земли защищает нас от космического излучения.
Область применения магнитов очень широка, начиная от применения в бытовых целях и заканчивая медициной, промышленностью и т. д.
Список используемых источников
1. Популярная энциклопедия для детей, т.7, Москва, 1994.
2. Набор для опытов «Чудеса левитации».
3. Л.Н.Толстой «Магнит».
4. Интернет ресурсы.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Опыт с компасом.
Опыт с Петушком.
Опыт «Магнитная пружина».
Опыт Магнитный маятник».
Опыт «Магнитная подушка».