XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение свойств магнита

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Серокуров Р.Ю. 1

---

1ГБОУ г. Москвы Школа 2120

Даштиева Т.М. 1

---

1ГБОУ Школа 2120

Работа в формате PDF

64.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Впервые с темным твёрдым кусочком меня познакомил дедушка. Необыкновенная способность этого куска притягивать к себе предметы вызвал у меня восторг и удивление. Позже я узнал, что это магнит. Я стал размышлять и пришёл к выводу, что с магнитами мы часто встречаемся в повседневной жизни: это наши первые магнитные азбуки, магниты есть в электроприборах, «Шашки» и «Шахматы» на магнитной доске, магниты-сувениры на холодильнике и прочие чудеса. Я заметил, что магнит действует не на все предметы одинаково, а почему это происходит, не знал.

Мне стало интересно, что же такое магнит, какие тайны хранит он в себе, какая сила притягивает предметы к магниту. Захотелось выяснить, как люди используют магниты в своей жизни. Поэтому я решил провести исследовательскую работу.

Тема исследовательской работы - изучение свойств магнита и возможностей использования его в быту.

Актуальность исследования обусловлена тем, что способность притягивать предметы, делает магниты полезными для многих полезных вещей в промышленности и в быту.

Основная цель - изучение свойств магнита и возможностей использования его в быту.

Объект исследования - магнит.

Предмет исследования - свойства магнита.

Цель, объект и предмет исследования позволили выдвинуть гипотезу: предполагаю, что если узнаем свойства магнита, то можно найти ему много новых применений.

С намеченной целью связаны и задачи исследования:

Задачи:

1. Изучить, что такое магнит.

2. Экспериментальным путем выявить свойства магнита и его взаимодействие с другими материалами.

3. Изучить, как и где используют магнит люди в современном мире.

Методы исследования: 

- обобщение и систематизация полученной информации из разных источников;

- наблюдение;

- опыт;

- эксперимент.

Практическая значимость и ценность полученных результатов заключается в осмыслении свойств магнита и его использовании в быту.

Описание исследования

Теоретическая часть.

1. Понятие «магнита» и история его открытия.

Еще в древние времена люди обнаружили уникальные свойства определенных камней - притягивание металла. В наше время мы часто сталкиваемся с предметами, которые обладают этими качествами.

Что такое магнит? В чем его сила?

Точно неизвестно, когда именно были открыты магниты. Существует лишь одна старинная легенда ^[7], которая гласит о пастухе по имени Магнус.

В давние времена пастух по имени Магнус пас овец на горе. Он заметил, что его сандалии, подбитые железом, и деревянная палка с железным наконечником липнут к чёрным камням, которые валялись под ногами. Пастух перевернул палку с наконечником вверх и убедился, что дерево не притягивается к странным камням. Снял сандалии и увидел, что босые ноги тоже не притягиваются. Магнус понял, что эти странные камни не признают других материалов кроме железа. Пастух захватил несколько таких камней домой и поразил этим своих соседей. От имени пастуха и появилось название «магнит».

2.Определение понятий

Мы изучили понятия: магнит, магнитная сила, магнитное поле.

Что же такое магнит? В поисках ответа на этот вопрос обращался к различным книгам: «Занимательная физика», «Энциклопедия для детей», «Большая книга экспериментов для школьников».

Магнит - кусок железной руды, обладающий свойством притягивать железные или стальные предметы^[6]. 5

Магнит – это тело, способное притягивать железо, сталь, никель и некоторые другие металлы^[].

Магнит – это материал, имеющий определенную степень намагниченности. Эта способность возникает благодаря тому, что молекулы магнита имеют свое поле и движутся строго в двух направлениях. Эти взаимно противоположные стороны обладают свойствами притяжения и отталкивания металлических предметов, которые называются полюсами. Любой магнит имеет два полюса – северный и южный. Южный полюс одного магнита притягивает северный полюс другого. Таким образом, разные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые, наоборот, отталкиваются друг от друга^[2].

Если попробовать соединить магниты с одинаковыми полюсами, то можно почувствовать отторжение. Противоположные стороны, в свою очередь, притянутся друг другу. Это связано с тем, в каком направлении движутся волны магнитных полей. Ни один кусок магнита не может быть однополярным. При его разламывании молекулы в каждом кусочке снова образуют северный и южный полюса.

Магнитная сила – сила, с которой предметы притягиваются к магниту.

Пространство вокруг магнита, где действуют магнитные силы, называют магнитным полем^[3].

2. Практическая часть

В практической части нам необходимо было решить следующие задачи:

- провести эксперименты и определить, какими свойствами обладает магнит;

- сделать выводы на основании полученных данных.

Эксперимент №1.

Цель: выяснить, все ли тела притягиваются магнитом?

Ход эксперимента:

Берем предметы из дерева, металла, пластмассы, стали, пенопласта, бумаги, крупу, деревянные кубики, резиновый мяч, стеклянные шарики, пластмассовую линейку, камни, ракушку, мел, хлопчатобумажный платок, монеты 5, алюминиевый ключ, серебряную ложку, золотые украшения, стальную ложку и магнит.

Делим все предметы на две группы: металлические и неметаллические. Подносим магнит по очереди к предметам первой и второй группы, результаты отмечаем в таблице. Напротив предметов, которые, притягиваются, ставим «+», которые не притягиваются – «-».

Таблица 1

Результат: некоторые металлические предметы притянулись к магниту, но только те, которые содержали железо. А неметаллические предметы не притянулись к магниту.

Вывод: магнит взаимодействует с металлическими предметами и не притягивает золото и алюминий. Дерево, пластмасса, бумага, ткань и металлы, не содержащие железа, не реагируют на магнит.

Интересный факт: оказалось, что не все монеты притягиваются к магниту. Данное обстоятельство удивило меня. В интернете я нашел информацию, оказывается, монеты России разных годов изготовлены из разных материалов.

Эксперимент №2

Цель: выяснить, как взаимодействуют магниты между собой?

Оборудование: два прямоугольных магнита, две пластмассовые машинки на колесиках, два круглых магнита.

Ход эксперимента: мы заметили, что в нашем наборе магниты окрашены в два цвета: синий и красный. Мы поднесли магниты друг к другу, сначала одинаково окрашенными концами, а затем разно окрашенными. Затем закрепили магниты на машинки с помощью скотча и пододвигали машинки друг к другу также разными сторонами. Далее проверили, как взаимодействуют круглые магниты.

Результат: когда мы поднесли магниты друг к другу одинаково окрашенными сторонами – магниты отталкивались друг от друга. Когда поднесли магниты разно окрашенными сторонами, магниты притянулись. Точно так же машинки подъезжали друг к другу или разъезжались. Круглые магниты аналогично притягивались или отталкивались плоскими сторонами.

Вывод: у магнита есть два полюса: «северный» (обычно окрашивают в синий цвет) и «южный» (окрашивают в красный цвет). У круглого магнита так же есть полюса. Эти полюса находятся на плоских сторонах магнита.

Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются друг от друга, а с разными - притягиваются.

Эксперимент №3

Цель: выяснить, одинаковая ли сила у разных магнитов? Зависит ли магнитная сила от формы и размера магнита.

Оборудование: магниты разной формы (подкова, прямоугольник и круг) и размеров, различные мелкие металлические предметы (гвозди, монетки, скрепки).

Ход эксперимента: мы разложили в три коробки различные металлические предметы (гвозди, монетки, скрепки) по группам. Затем подносили по очереди к разным коробкам магниты: сначала разные по форме, потом одинаковой формы, но разного размера. Далее мы подсчитали, сколько однотипных предметов сможет поднять каждый магнит. Полученный результат поместил в таблицу.

Таблица 2

Результат: одни магниты поднимают больше предметов, чем другие.

Круглый магнит оказался сильнее прямоугольного, а прямоугольный, в свою очередь, сильнее, чем подковообразный. Среди магнитов, имеющих одну форму, сильнее будет магнит большего размера.

Вывод: магниты имеют разную магнитную силу, магнитная сила зависит от формы и размера магнита.

Эксперимент №4

Цель: выяснить, может ли магнит действовать через другие материалы?

Оборудование: магнит, стеклянный стакан, скрепка, вода; листок бумаги, два учебника, монета.

Ход эксперимента:

1. В стакан с водой бросаем скрепку и пробуем ее вытащить с помощью магнита. Для этого подносим магнит ко дну стакана на уровне скрепки и медленно перемещаем магнит по стенке стакана вверх.

2. Кладем монету на бумажный листок. С другой стороны располагаем магнит. Затем проделываем то же самое, только через учебники.

Результат:

1. Скрепка следует за движением магнита и поднимается вверх до тех пор, пока не приблизится к поверхности воды. И ее легко можно достать, не замочив рук.

2. Монета примагничивается к магниту через листок бумаги и через один учебник и не падает. Через два учебника магнитной силы уже не хватает, и монета падает.

Вывод: магнитная сила может проходить через предметы и вещества. Магнит взаимодействует с металлическими предметами через воду, стекло, почву, песок. Магнитная сила может быть нейтрализована, если магнит будет отгорожен толстым слоем ненамагничивающегося материала.

Игра «Догонялки».

Поиграем в игру «Догонялки». Для этого возьмём железные предметы и положим на картон или дощечку, а снизу -2 магнита. Начинаю двигать магниты в разных направлениях.

Результат: булавка и монеты хорошо удерживаются даже маленькими магнитами. Деревянная полка и книга тоже не помешали магниту.

Вывод: магнит притягивает металлические предметы через дерево, картон, бумагу.

Эксперимент №5

Цель: выяснить, может ли магнит передавать свою силу обычному железу, можно ли магнитное поле создать искусственно.

Оборудование: магнит, скрепки, монетки.

Ход эксперимента:

1. К сильному магниту подвесили снизу скрепку. Поднести к ней еще одну. Оказалось, что верхняя скрепка примагничивает нижнюю! Попробовали сделать целую цепочку из таких висящих друг на друге скрепок. У нас их получилось 5 штук. Но это поле очень недолговечное. Искусственное намагничивание легко уничтожить, если просто резко стукнуть предмет.

Вывод: Магнитное поле можно создать искусственно.

2.Ход эксперимента: мы прикрепили к магниту монетку из стали, к ней ещё одну, и так далее. Потом аккуратно отсоединили магнит от верхней монетки.

Результат: находясь в контакте с магнитом, первая монетка намагничивается и служит магнитом для второй монетки. Нам удалось составить цепочку из шести монеток. Когда мы отсоединили магнит, монетки оставались скреплённые ещё несколько секунд, а затем рассыпались.

Вывод: магнит может передавать свои свойства другим предметам, временно превращая их в магниты. Магнитное поле можно создать искусственно.

Эксперимент №6

Цель: выяснить, можно ли электромагнит изготовить самостоятельно.

Оборудование: магнит, проволока, батарейка, гвоздь.

Ход эксперимента:

Мы взяли гвоздь, проволоку, батарейку. Намотали проволоку на гвоздь, соединили ее концы с батарейкой.

Результат: мы сделали электромагнит, своими руками, поднесли его к скрепкам, они притянулись. Он работает!

Вывод: Электромагнит можно изготовить самостоятельно.

3. Область применения магнитов

Магнит был хорошо известен древним людям, и магнитные свойства уже тогда ими использовались.

Первым прибором, основанным на явлении магнетизма, стал компас. Он был изобретен в Китае примерно в 200 году до н.э. Компас помогает путешественникам ориентироваться на местности. Он состоит из намагниченной иглы (стрелки), установленной на точке вращения. Стрелка компаса всегда указывает на север, как бы ни вращали компас.

Магниты использовали древние строители. В китайских летописях есть описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием, а также магнитных мостовых. Магнитную силу использовали в военных целях.

Использовали магниты и для развлечения. Тысячи лет назад бродячие фокусники Древней Греции странствовали по своей земле и давали удивительные представления. Они удерживали несколько тяжелых железных колец, которые висели, ничем не связанные между собой, одно под другим, не падая. Их секрет заключался в том, что кольца эти были сделаны из магнита.

В настоящее время область применения магнитов очень широка. Магниты используются в динамиках, жестких дисках, в микрофонах, в бытовой технике, телефонах и т.д.

Магниты применяются в медицине. Их используют в лечебных целях в виде пластырей, браслетов, т.к. они оказывают мягкое обезболивающее действие, лечат заболевания костей. Широко распространён магнитный метод удаления металлических частиц из глаза.

Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах.

Благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений.

В сельском хозяйстве магнит помогает очищать семена культурных растений от семян сорняков.

Существуют поезда на магнитной подушке, которые не имеют колес и движутся, не касаясь рельсов, из-за явления магнитного отталкивания. Это очень скоростные поезда.

Раньше использовали только естественные магниты – кусочки магнетита, сейчас большинство магнитов – искусственные. А самые сильные их них – электромагниты, которые используют на предприятиях. Главная часть электрического магнита — железная катушка из провода. Пустят по проводу ток — и катушка становится магнитом. В катушке электромагнита намотано много витков провода. Но если взять всего один виток и пропустить по нему ток, получится тоже электромагнит, только слабый, такой как у нас. Самые крупные электромагниты весят более 7000 тонн.

Таким образом, можно сделать вывод, что нет области прикладной деятельности человека, где бы не применялись магниты.

Заключение

В ходе выполнения этой работы я узнал:

1) Форма и размер магнита влияет на его силу.

2) Магниты обладают способностью притягивать предметы из железа или стали, никеля и некоторых других металлов.

3) Магнитная сила может проходить через предметы или вещества.

4) Магниты могут не только притягиваться, но и отталкиваться.

5) Земля ведет себя как большой магнит.

6) Свойства магнитов люди использовали с древних времен, но особенно широко эти свойства используются в наши дни.

Таким образом, подтвердилась наша гипотеза, что если изучить свойства магнита, то можно найти ему много новых применений.

Список использованной литературы

1.Большая книга экспериментов для школьников,- Москва. Росмэн, 2009

2.Ф. Кларк, Л. Хоуэлл, С. Кхан. Чудеса и тайны Науки, - Москва, Росмэн, 2005.

3.А. Крейг, К. Росни. «НАУКА энциклопедия», - Москва. Росмэн, 2001.

4.Ф. Чепмен. «Юный исследователь. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО», - Москва, Росмен, 1994.

5.А.Леонович. «Я познаю мир. ФИЗИКА. Энциклопедия», - ООО «Издательство АСТ», 2006.

6.С.И. Ожегов. Толковый словарь русского языка, 2010 г.

7. Л.Н. Толстой. Магнит (история)