V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Ох, уж эти магниты!
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ.
Мне очень нравится узнавать новое. Как - то раз дома, я случайно нашел небольшой металлический предмет и спросил у мамы, что это такое? Она ответила, что это магнит и показала, как он действует. Оказалось, что он притягивает железо. 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. И вот об этом я попытался рассказать в своей исследовательской работе.
Цель работы: изучение свойств магнита.
Достижение поставленной цели возможно при решении следующих задач:
Выяснить, что такое магнит и магнитная сила.
Узнать, какими свойствами обладают магниты.
Выяснить, каким образом люди используют магниты в жизни.
Провести эксперименты по изучению свойств воды на растения;
Объект исследования: магнит
Предмет исследования: свойства магнитов.
Гипотеза: Если лишить растение электромагнитного поля, то оно будет расти и развиваться гораздо медленнее.
Методы:
- сбор информации из разных источников;
- наблюдение;
- проведение опытов
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Что такое магнит и магнитная сила.
Магнитом называют тело, у которого имеется магнитное поле. Слово магнит происходит от греч.magnítislíthos , магнетитовый камень, от названия древнего города Магнесия в Малой Азии, в которой в древности были открыты залежи магнетита еще 2500 тыс. лет назад.
Магнит – это тело, способное притягивать железо, сталь, чугун, никель и некоторые другие металлы.
Существует три основных вида магнитов:
Постоянные (природные) магниты– магнетит. Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному: китайцы называли его чу-ши;греки – адамас и каламита, геркулесов камень; французы – айман; индусы – тхумбака; египтяне – кость Ора,испанцы – пьедрамант; немцы – магнесс и зигельштейн;англичане – лоудстоун.
Почти половина этих названий переводится как "любящий",именно так описывалось основное свойство магнитов - притягивать, «любить» железо.
Временные магниты - скрепки и гвозди, и др. изделия из «мягкого» железа.
Электромагнит - устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока
Магниты бывают естественными и искусственными.
Естественные магниты вытачивают из кусков магнитного железняка. Самый крупный известный естественный магнит находится в Тартуском университете. Его масса 13 кг. С его помощью можно поднять груз, масса которого равна 40 кг. 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.
Искусственные магниты стали изготовлять в Англии XVIII веке методом натирания. Искусственные магниты также можно получить, натирая куском магнитного железняка в одном направлении железные бруски или просто прислоняя ненамагниченный образец к постоянному магниту. Интересно, что этим способом можно получить искусственные магниты гораздо более сильные, чем исходные.[2 , с.86]
Магнитная сила – сила, с которой предметы притягиваются к магниту. От размера магнита зависит сила его притягивания.
Как работает магнит?
Магнит содержит в себе миллионы частиц, обладающих крохотной магнитной силой. Эти частицы, выстраиваясь в определенном порядке, создают однонаправленную силу, способную притягивать либо отталкивать некоторые металлы, оказавшиеся в пределах досягаемости магнита или магнитного поля.
Лишь немногие металлы, такие как железо, содержат магнитные частицы. В железе эти частицы легко можно выстроить в нужном порядке, создав таким образом магнит. Если вы ударите его молотком, «строй» магнитных частиц нарушится, и железо утратит свою магнитную силу, то есть размагнитится. При сильном нагревании магнитные свойства исчезают как у природных, так и у искусственных магнитов.
У магнита есть два полюса: северный и южный. Если сблизить два одинаковых полюса, то они будут отталкивать друг друга, а если два разных, то они притянутся друг к другу. Магнитные полюса существуют только парами. Если разрезать кусочек магнита пополам, то все равно у каждого из них будет северный и южный полюс.[2, с.89]
1.3 Современные магниты.
Мы уже знаем, что магнит был обнаружен в давние времена более двух тысяч лет назад. Современные магниты отличаются от природного минерала-магнетита своим составом и свойствами. Выделяют несколько основных категорий:
1 Магнит Альнико – это один из самых старейших рецептов магнита, сплав железа, алюминия, никеля и кобальта. Сила намагниченности у него высокая и свойства свои он теряет лишь при нагреве температуры выше 840 градусов по Цельсию. Однако он достаточно легко повреждается, крошится или разламывается от времени.
2. Ферриты – это соединение керамики и металла. У них высокое сопротивление электричеству, благодаря этому из этого материала изготавливают приспособления для работы с током. Но у этого магнита низкая температурная сопротивляемость, уже при температуре 450 градусов он теряет свойства.
3. Магнит самарий-кобальт. Впервые это соединение использовали в 70 годах прошлого века. У него очень высокие качественные показатели по многим пунктам ( лучше чем у Альнико), но он не повсеместно применяется из-за высокой цены на редкоземельные металлы, которые входят в состав. В основном применяется в военном производстве благодаря своей стабильности и надежности.
4. Неодимовые магниты – это сплав неодим -железо-бор. Его свойства самые приближенные к отличным результатам самарий-кобальт.
Если сравнивать неодимовые магниты с обычными, то основная отличительная черта в том, что срок службы у ферритового изделия примерно 10 лет ,тогда как неодимовые продукты теряют небольшую часть своих свойств по истечении 50 лет. В течение 100 лет его магнитная сила падает лишь на 1 %. Таким образом, неодимовый магнит можно считать вечным. Это важное преимущество. Также сила притяжения у неодимового магнита мощней в 10 раз, чем у ферритового. По форме же неодимовый магнит может быть любым, тогда как ферритовый зачастую имеет форму подковы, чтобы магнитные лини пересекались и замыкали поле, благодаря чему сохраняет свойства магнита чуть дольше.
5. Магнитопласты или полимерные магниты. Изготавливается он из магнитного порошка, в который добавляют металл. Этому магниту можно придать любую форму. Предел использования - температура 150-180 градусов.
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1.Магнитное поле постоянных магнитов. Как выглядит магнитное поле постоянных магнитов?Представление о виде магнитного поля можно получить с помощью железных опилок. Стоит лишь положить на магнит лист бумаги и посыпать его сверху железными опилками.
Для постоянного полосового магнита :
Вывод: Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще – там находятся полюса магнита
Для постоянного дугообразного магнита.
Вывод: Мы видим, что магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном полюсе по всему магниту.[3, с.342]
2.2. Опыты с намагниченными иголками
Опыт 1. Компас.
Сначала надо намагнитить обычные швейные иголки так, чтобы все острия у них имели один магнитный полюс, а концы с «ушками» - другой.
Затем смажем намагниченную иголку тонким слоем жира и опустим её на поверхность воды на картоне, например, в тарелке. Иголка, плавая свободно, повернется на воде, указывая, как компас, одним концом на «север», а другим – на «юг». [ 1, с. 135]
Вывод:Получился компас.
Опыт 2. Симметричные фигуры.
А теперь вырежем 5 кружков из плотного картона диаметром около 1,5 см и проколем их точно по центру намагниченными иголками. Иголки оставим в кружочках.
На поверхность воды в тарелке (не железной) опустим 2 кружка с иголками острием вверх. Расположим их рядом на расстоянии 1 см. Иголки сразу отплывут на некоторое расстояние друг от друга и замрут. Магнитные силы уравновешены. Опустим на воду поплавок с третьей иголкой. Поплавки займут места как бы в углах равностороннего треугольника. Добавляя по одному поплавку и каждый раз, наблюдаем образовавшиеся фигуры:три иголки образуют треугольник, 4 – квадрат, 5 - пятиугольник или квадрат с одной иголкой в центре.
Вывод: Если степень намагниченности иголок и сами картонные кружочки будут одинаковыми, то получатся симметричные фигуры.[4]
2.3.Влияние температуры на свойства магнита.Поставим магнит. На некотором расстоянии от него закрепим нить с подвешенной иголкой так, иголка, притягивающаяся к магниту, натянула бы нить и висела бы в воздухе горизонтально (но не касаясь магнита, на расстоянии нескольких миллиметров).
Поднесем к концу иголки горящую спичку. Иголка, нагревшись сразу упадет.
Когда она остынет, ее вновь можно будет расположить горизонтально.
Вывод: магнит теряет свои свойства при нагревании.
2.4.Влияние электромагнитного поля на растения.
Вырастающие из семени растения тоже чувствительны к электромагнитным полям. Впервые на это обратил внимание французский аббат Барталон, заметивший, что трава возле громоотвода, стоящего у церкви, растет гуще и сочнее, чем в других местах.Спустя столетие французский естествоиспытатель Ш.Грандо догадался провести такой опыт. Посадил два семени, дождался всходов. Одно из растений оставил в обычных условиях, а другое накрыл клеткой Фарадея - колпаком из металлической сетки, экранирующим электромагнитные поля. Разница к концу лета была видна невооруженным глазом: второе растение, лишенное естественного электромагнитного облучения, развивалось куда хуже своего собрата.[5] Нами был проведен подобный опыт.
Для чистоты эксперимента перед началом опыта мы поместили под сетку сотовый телефон и позвонили на него с другого мобильного телефона. Сигнал не проходит. Следовательно, сетка не пропускает электромагнитные волны.
Мы взяли два проростка семени фасоли.
Один из них накрыли металлической сеткой, а второй оставили открытым. Через неделю сравнили высоту ростков. Результат оказался очевидным. Через неделю разница составила 6 см, а через две – 12 см. Росток, лишенный электромагнитного излучения ( слева на фото), развивался медленнее.
Вывод: растение, лишенное электромагнитного излучения, развивается гораздо хуже.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В ходе этой работы я узнал, что магниты воздействуют на предметы из железа, стали и некоторых других металлов. Сила магнита зависит от его формы и размера. Магниты одного полюса отталкиваются, а разных - притягиваются. Магнитные поля располагаются вокруг магнита в упорядоченном виде. Магнитная сила может проявлять свое действие через предметы или вещества. Магнит, в зависимости от своей мощности, оказывает свое действие даже на значительном расстоянии.
Самый простой компас можно изготовить самостоятельно, используя намагниченную, смазанную растительным маслом иголку и емкость с водой. Иголка всегда будет поворачиваться на север.
Мне очень понравилось раскрывать тайны магнита. Наша гипотеза подтвердилась, магнитное сила способна не только выстраивать симметричные фигуры, но и наличие электромагнитного поля благоприятно влияет на рост и развитие растений.
Свойство магнита притягивать некоторые предметы и в наши дни не потеряло своей чарующей таинственности. Еще не родился и, наверное, не родится никогда человек, который мог бы сказать: «Я знаю о магните ВСЕ». Почему магнит притягивает? – этот вопрос всегда будет внушать необъяснимое волнение перед прекрасной таинственностью природы и рождать жажду новых знаний и новых открытий.
ЛИТЕРАТУРА
Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006. – 260 с.
Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Том 7 – Москва, 1994.
Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ.ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 480 с.
dic.academic.ru›dic.nsf/enc_colier/5789/МАГНИТЫ
http://class-fizika.narod.ru/8_m.htm
15