V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Чем магнит притягивает
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Большинство ребят магниты завораживают уже в детстве, когда им впервые попадают в руки эти удивительные штуковины, притягивающие железо. И я не был исключением. Однако, у одних это удивление скоро проходит – ну, притягивает и притягивает, на то и магнит. У меня же возникло стремление разобраться, как же все-таки это получается? И детский интерес ожил во мне, тем более что я уже понимаю: магниты не только забава, но основа многих необходимых приборов, это материалы, без которых невозможна техническая цивилизация. Этим и обусловлена актуальность данного исследования.
Цель исследования заключается в изучении свойств магнитов, их значимости и необходимости в жизни человека.
Задачи исследования:
Уточнить понятие магнита и его устройство.
Выяснить, какие материалы называют магнитами.
Узнать, в каких сферах жизнедеятельности применяют магнит, и может ли магнит принести вред.
Побывать с экскурсией в ООО « НПП Магнит» г.Кумертау, выяснить роль магнита для промышленности.
Встретиться с представителем ООО «Управляющая компания ЖКХ» г.Туймазы Газизовым Д.Х., уточнить, как магнит мешает работе приборов учета.
Провести анализ воды, очищенной магнитом и воды, предоставляемой населению города предприятием ООО «Туймазыводоканал».
Встретиться с медицинскими работниками, выяснить роль магнита в медицине, в том числе проведя обследование МРТ.
Проверить действие магнита на снятие болевого синдрома.
Провести эксперименты с магнитом и изготовить предмет быта «Указка-доставатель» для поиска мелких металлических изделий.
Объект исследования – магнит. Предмет исследования – свойства магнита. Гипотеза: предполагаем, что свойства магнита можно использовать в различных сферах деятельности человека.
Теоретическая значимость исследования заключается в анализе и систематизации материала по данной теме. Практическая значимость – обобщение источников информации в выводах, проведение экспериментов, создание предметов необходимости в быту из магнитов (поисковый магнит «Указка-доставатель»).
Методы исследования – теоретический (анализ литературных источников, результатов экспериментов), эмпирический (беседа, интервьюирование, эксперимент, опрос).
База исследования – предприятия, использующие в работе свойства магнита.
Глава I. О магните в теории
В наших квартирах десятки магнитов: в электробритвах, динамиках, магнитофонах, в часах, в банках с гвоздями, наконец. Сами мы – тоже магниты: биотоки, текущие в нас, рождают вокруг нас причудливый узор магнитных силовых линий. Земля, на которой мы живём, - гигантский голубой магнит. Солнце – белый плазменный шар – магнит ещё более грандиозный [4, c.65].
I.1. Понятие и устройство магнита
Магнит – это тело, обладающее собственным магнитным полем, руководит всем живым на Земле. Наша планета, по сути, сама большой магнит, она создаёт магнитное поле, которое защищает биосферу от космических лучей. Его чувствуют как птицы, как и люди. Магнитное поле широко используется в современных технологиях и лишь вопрос времени, когда наша жизнь, благодаря этим технологиям, изменится до неузнаваемости [5].
Магнит известен человеку с незапамятных времён. До нас дошли упоминания о магнитах и их свойствах в трудах Фалеса Милетского (прибл. 600 до н.э.) и Платона (427-347 до н.э.). Само слово «магнит» возникло в связи с тем, что природные магниты были обнаружены греками в Магнесии (Фессалия).
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.
Искусственные магниты – это магниты созданные человеком на основе различных ферромагнетиков. Так называемые «порошковые» магниты (из железа, кобальта и некоторых других добавок) могут удержать груз более чем 5000 раз превышающий их собственную массу. Существуют искусственные магниты двух разных видов. Одни – так называемые постоянные магниты, изготовляемые из «магнитно-твердых» материалов. Их магнитные свойства не связаны с использованием внешних источников или токов. К другому виду относятся так называемые электромагниты с сердечником из «магнитно-мягкого» железа. Создаваемые ими магнитные поля обусловлены в основном тем, что по проводу обмотки, охватывающей сердечник, проходит электрический ток [1, c.189].
Как же устроен магнит? Прежде всего, магниты, притягиваются к железным и стальным предметам. Кроме того, у них есть полюса. Приблизьте друг к другу два магнита. Южный полюс одного магнита притянется к северному полюсу другого. Северный полюс одного магнита отталкивает северный полюс другого. Магнитное поле генерируется электрическим током, то есть движущимися электронами. Электроны, движущиеся вокруг атомного ядра, несут отрицательный заряд. Направленное перемещение зарядов с одного места на другое называется электрическим током. Электрический ток формирует около себя магнитное поле. Это поле своими силовыми линиями, как петлей, охватывает путь электрического тока, подобно арке, которая стоит над дорогой. Например, когда включают настольную лампу и по медным проводам течет ток, то есть электроны в проводе перескакивают от атома к атому и вокруг провода создается слабое магнитное поле. В линиях высоковольтных передач ток намного сильнее, чем в настольной лампе, поэтому вокруг проводов таких линий формируется очень сильное магнитное поле. Таким образом, электричество и магнетизм – это две стороны одной и той же медали – электромагнетизма [6].
Почему тогда магнит не все притягивает? На самом деле, взаимодействие магнита с веществами имеет гораздо больше вариантов, чем просто «притягивает» или «не притягивает». Железо, никель, некоторые сплавы – это металлы, которые из-за своего специфического строения очень сильно притягиваются магнитом. Подавляющее большинство других металлов, а также прочих веществ тоже взаимодействуют с магнитными полями – притягиваются или отталкиваются магнитами, но только в тысячи и миллионы раз слабее. Поэтому для того, чтобы заметить притяжение таких веществ к магниту, надо использовать чрезвычайно сильное магнитное поле, которое в домашних условиях и не получишь [8].
Но раз к магниту притягиваются практически все вещества, то исходный вопрос можно переформулировать так: «Почему же тогда именно железо так сильно притягивается магнитом, что проявления этого легко заметить в повседневной жизни?» Ответ таков: это определяется строением и связью атомов железа. Любое вещество сложено из атомов, связанных друг с другом своими внешними электронными оболочками. Чувствительны к магнитному полю именно электроны внешних оболочек, именно они определяют магнетизм материалов. У большинства веществ электроны соседних атомов чувствуют магнитное поле «как попало» — одни отталкиваются, другие притягиваются, а какие-то вообще стремятся развернуть предмет. Поэтому если взять большой кусок вещества, то его средняя сила взаимодействия с магнитом будет очень маленькая [6].
I.2. Магнитные материалы
Термин «магнит», как правило, используется в отношении объектов, которые имеют собственное магнитное поле даже в отсутствие приложенного магнитного поля. Такое возможно лишь в некоторых классах материалов. В большинстве же материалов магнитное поле появляется в связи с приложенным внешним магнитным полем; это явление известно как магнетизм. Существует несколько типов магнетизма.
Ферромагнетики и ферримагнетики — материалы, которые обычно и считаются магнитными. Они притягиваются к магниту достаточно сильно — так, что притяжение ощущается. Только эти материалы могут сохранять намагниченность и стать постоянными магнитами. Ферримагнетики сходны с ферромагнетиками, но слабее них. Различия между ферро- и ферримагнитными материалами связаны с их микроскопической структурой.
Парамагнетики — такие вещества, как платина, алюминий и кислород, которые слабо притягиваются к магниту. Этот эффект в сотни тысяч раз слабее, чем притяжение ферромагнитных материалов, поэтому он может быть обнаружен только с помощью чувствительных инструментов или очень сильных магнитов.
Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. Диамагнитные, по сравнению с пара- и ферромагнитными, вещества, такие как углерод, медь, вода и пластики, отталкиваются от магнита. Все вещества, не обладающие одним из других типов магнетизма, являются диамагнитными; к ним относится большинство веществ. Силы, действующие на диамагнитные объекты от обычного магнита, слишком слабы, однако в сильных магнитных полях сверхпроводящих магнитов диамагнитные материалы, например кусочки свинца, могут пари́ть.
Также существуют и другие виды магнетизма, например спиновые стёкла, суперпарамагнетизм, супердиамагнетизм и метамагнетизм [5].
I.3. Магнит на службе человечеству
Спектр применения магнита в повседневной жизни широк. Рассмотрим некоторые виды жизнедеятельности человека, где применение магнита широко вошло в практику.
Медицина. МРТ (магнитно-резонансная томография) диагностика – это неинвазивный, без внутреннего вмешательства, метод исследования, который позволяет получить информацию о состоянии и структуре внутренних органов человека.
Применение магнитотерапии. Магнитная терапия является, прежде всего, естественной терапией, не связанной ни с какими сложными процедурами. Это самая простая, самая дешевая, самая безболезненная и самая надежная терапия из всех известных. Использование магнитотерапии крайне просто, здесь нет ни таблеток, ни болезненных уколов и т.п. Единственный инструмент, который используется, это магнит. Создаваемое магнитом магнитное поле абсолютно безопасно, оно свободно и безболезненно проникает сквозь кожу, ткани и кости. Магнитная терапия крайне проста в применении, но при этом гораздо надежнее, чем многие другие виды лечения. Доказано, что электромагниты и постоянные магниты исключительно эффективны в плане восстановления энергии и укрепления иммунной системы и, соответственно, способствуют излечению многих болезней и снятию боли. Миллионы людей во всем мире используют положительное действие магнитной терапии. Магнитотерапия способствует:
улучшению общего состояния организма;
повышению иммунитета;
уменьшению и снятию боли;
преодолению неврозов, стрессов и депрессий;
подъему энергетического уровня всего организма;
улучшению периферийного кровообращения;
воздействует на кровь.
Однако следует помнить, что у магнитотерапии есть и противопоказания: беременность, электрический кардиостимулятор, тяжелая соматическая патология, ранний постинфарктный период, постинсультный период, тяжелая сердечная и дыхательная недостаточность, высокотемпературная лихорадка, повышенная кровоточивость, психические заболевания, терминальные состояния, индивидуальная непереносимость [1, c.384].
Компас. Прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас [3,c. 96].
К 11 в. Относится сообщение китайцев Шен Куа и Чу Ю об изготовлении компасов из природных магнитов и использовании их в навигации. Если длинная игла из природного магнита уравновешена на оси, позволяющей ей свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости, то она всегда обращена одним концом к северу, а другим – к югу. Пометив указывающий на север конец, можно пользоваться таким компасом для определения направлений. Магнитные эффекты концентрировались у концов такой иглы, и поэтому их назвали полюсами (соответственно северным и южным).
Однако уже сейчас американские физики предложили описание нового магнитометра, обладающего рекордной чувствительностью к магнитным полям. Его тончайшая магнитная игла может определить поля в 1000 раз слабее, чем лучший современный магнитометр [7].
Основное применение магнит находит в электротехнике, радиотехнике, приборостроении, автоматике и телемеханике.
Электромашинные генераторы и электродвигатели – машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую (генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели). Действие генераторов основано на принципе электромагнитной индукции.
Индукционные счетчики электроэнергии. Проводящий диск, помещенный между обмотками, вращается под действием крутящего момента, пропорционального потребляемой мощности. Этот момент уравновешивается токами, наводимыми в диске постоянным магнитом [2, c.48].
Электрические наручные часы. В схему типичных электрических часов входят два магнита, две катушки индуктивности и транзистор.
Замок – механическое, электрическое или электронное устройство, ограничивающее возможность несанкционированного пользования чем-либо. Чаще всего замки бывают механическими, но все более широкое применение находят электромагнитные замки. Магнитные замки: в цилиндровых замках некоторых моделей применяются магнитные элементы. Замок и ключ снабжены ответными кодовыми наборами постоянных магнитов. Когда в замочную скважину вставляется правильный ключ, он притягивает и устанавливает в нужное положение внутренние магнитные элементы замка, что и позволяет открыть замок.
Динамометр – механический или электрический прибор для измерения силы тяги или крутящего момента машины, станка или двигателя. Тормозные динамометры бывают самых различных конструкций; к ним относятся, например, тормоз Прони, гидравлический и электромагнитный тормоза. Электромагнитный динамометр может быть выполнен в виде миниатюрного прибора, пригодного для измерений характеристик малогабаритных двигателей.
Гальванометр – чувствительный прибор для измерения слабых токов. В гальванометре используется вращающий момент, возникающий при взаимодействии подковообразного постоянного магнита с небольшой токонесущей катушкой (слабым электромагнитом), подвешенной в зазоре между полюсами магнита.
Обычные телевизоры и компьютерные мониторы: телевизоры и компьютерные мониторы, содержащие электронно-лучевую трубку используют электромагнит для управления пучком электронов и формирования изображения на экране.
Магниты могут использоваться для производства ювелирных изделий. Ожерелья и браслеты могут иметь магнитную застёжку, или могут быть изготовлены полностью из серии связанных магнитов и чёрных бусин.
Магниты могут поднимать магнитные предметы (железные гвозди, скобы, кнопки, скрепки), которые либо являются слишком мелкими, либо их трудно достать или они слишком тонкие чтобы держать их пальцами. Некоторые отвёртки специально намагничиваются для этой цели.
Спектр выпускаемых приборов широк и разнообразен [4, c.59].
Выводы по главе I
Современная жизнь без магнитных элементов невозможна, ведь они находятся практически во всех технических приборах, стоят на страже здоровья и значительно упрощают быт. Анализ и систематизация теоретического материала по теме исследования позволяют сделать следующие выводы:
магнит – это тело, обладающее собственным магнитным полем, руководит всем живым на Земле;
магниты подразделяют на естественные – существующие в природе и искусственные – созданные человеком;
магнит притягивает или отталкивает с различной степенью силы притяжения ВСЁ;
известны различные магнитные материалы – ферромагнетики и ферримагнетики, а также парамагнетики, диамагнетики и некоторые другие;
спектр применения магнита в повседневной жизни широк, его используют в промышленности, медицине, быту.
Глава II. Наши исследования
II.1.Экскурсия в ООО «Научно-производственное предприятие Магнит» в Кумертау Республики Башкортостан
2 августа 2017 года мы отправились на экскурсию в ООО «Научно-производственное предприятие Магнит» г.Кумертау Республики Башкортостан. Нас встретили директор предприятия Манухин Андрей Александрович и менеджер Кальченко Евгения.
Андрей Александрович рассказал, что основным направлением предприятия является производство и серийный выпуск магнитных и электромагнитных плит для механической обработки ферромагнитных деталей (заготовок) на шлифовальных, фрезерных и прочих металлообрабатывающих станках. А также ООО «НПП Магнит» производит капитальный ремонт магнитных и электромагнитных плит с заменой отдельных узлов.
Экскурсия началась с прослеживания последовательности производственного процесса изготовления магнитных плит (Приложение 1).
Плиты прямоугольные магнитные предназначены для закрепления заготовок из ферромагнитных материалов при их обработке на металлорежущих станках, слесарной обработке и при контрольных операциях.
Плиты магнитные, по сравнению с электромагнитными плитами, имеют следующие преимущества:
не требуют подключения к источникам энергии;
обеспечивают более точную обработку заготовок;
обеспечивают абсолютную надежность зажима;
сохраняют основные технические характеристики в течение всего срока службы;
не требуют затрат на ремонт и техническое обслуживание.
Таким образом, применение магнитных приспособлений позволяет значительно сократить время на подготовку (установку) заготовки к механической обработке, чем удешевляет производство деталей при серийном и массовом производстве.
II.2.Магниты на счетчиках воды. Попытка сэкономить?
Россия – страна «изобретателей и рационализаторов», и пытливый ум наших жителей давно догадался, что если к прибору приложить очень сильный магнит, то многие модели счетчиков начнут показывать объемы потребления в разы меньше реальных.
С этим вопросом мы направились в ООО «Управляющая компания ЖКХ» г.Туймазы в отдел энергоресурсосбережения. На наши вопросы отвечал руководитель отдела Газизов Динар Хафизович (Приложение 2).
Вопрос: Как работают водяные счетчики?
Ответ: Поток воды в трубе вращает крыльчатку. Эта деталь изготавливается из пластика и несет в себе магнитную вставку. Такая же вставка имеется в механизме счетчика расхода воды. Вода, перемещаясь в корпусе насоса, раскручивает крыльчатку, а та, в свою очередь, при каждом обороте перемещает магнитную вставку в механизме, изменяя показание счетчика. Таким образом, создается бесконтактный привод механизма указателя расхода воды. Это позволяет герметизировать обе камеры. Такое устройство дает возможность недобросовестному плательщику воздействовать на работу счетчика, установив вблизи него мощный магнит, тормозящий вращение механизмов. Степень влияния зависит от мощности внешнего магнита, вплоть до полной остановки.
Вопрос: К чему приводит использование магнитов?
Ответ:
- к полной поломке прибора учета в результате размагничивая рабочих магнитов счетчика от внешнего воздействия. При этом потребуется его замена на новый, что производится за счет потребителя. При замене непременно будет установлена причина поломки и последуют штрафы за несанкционированное вмешательство в работу водосчетчиков, тем более с 01 января 2017 года ответственность ужесточена;
- одним из последствий применения магнита является намагничивание корпуса. Этот факт устанавливается с использованием прибора Тесламетр;
- испорченные взаимоотношения с соседями.
Вывод: Прибегая к использованию магнита важно знать, что его использование с целью выгоды может существенно опустошить сбережения.
II.3. Вода намагниченная и из крана. Есть разница?
Свойства магнитной воды изучаются более 30 лет, есть много исследований и фактических данных. Практика подтверждает, что магнитная вода и другие магнитные жидкости оказывают прекрасный оздоровительный эффект на весь организм. Она активизирует клеточные мембраны и, соответственно, усиливает проникновение в клетку питательных веществ и вывод токсических веществ за пределы клетки. Прежде всего, нужно запомнить, что на практике магнитные жидкости, в первую очередь, выполняют функцию очистки организма от всего лишнего.
Мы решили проверить теорию на практике, зарядив магнитом воду из систем водоснабжения города. Магнитную палочку опустили в чашку с сырой водой. Палочка находилась в чашке 10-15 минут, потом её можно пить. Получается лечение без всяких проблем. В день пьют 4-5 и больше чашек магнитной жидкости. Ребёнку нужно дать меньше.
Для воздействия такой воды на работу внутренних органов должно пройти немало времени, поэтому мы решили сравнить химический состав заряженной магнитом воды и воды из крана, поставляемой городскому населению ООО «Туймазыводоканал», путем сдачи проб в их лаборатории.
12.09.2017г. мы направились в лабораторию ООО «Туймазыводоканал». Анализы воды из крана и намагниченной воды проводила лаборант ООО «Туймазыводоканал» Лутфуллина Рима Римовна, результаты прокомментировала заведующая лабораторией Галимова Румия Рашитовна.
В образцы воды ввели индикатор жесткости. В колбе с намагниченной водой индикатор растворялся медленно, цвет воды ярче. Далее ввели раствор для титрования 25 ммоль/дм3, вода окрасилась в синий цвет. Таким образом, по результатам на жесткость воды магнит практически не повлиял.
Далее провели анализ на содержание хлоридов путем введения титрованного раствора K2Cr2O7 до окраса в оранжевый цвет. Намагниченная вода помутнела и долго не окрашивалась. Содержание хлоридов оказалось в 5 раз выше воды из крана.
Протитровали соляной кислотой (HCl) на щелочность. Результаты практически одинаковые.
Анализ на водородный показатель pH измеряется прибором иономером. Показатели практически одинаковые, норму не превышают.
Далее анализы провели в бактериологическом отделе, где кондуктометром определяли удельную электропроводность каждой из воды. Удельная проводимость намагниченной воды оказалась выше, что указывает на большее количество примесей, чем в водопроводной воде. Также определенное влияние на электропроводимость оказывает конкретный состав минеральных веществ (ионы), содержащихся в воде и соотношение между ними (Приложение 3).
Подводим итоги. Разницы, которая могла бы повлиять на качество, в представленных образцах воды не выявлено. Лишь незначительные отклонения. Вообще, про намагниченную воду существует множество мнений и противоречий. Каждый для себя решает сам – верить в чудо-влияние магнита или нет.
II.4. Магнит на страже здоровья
Выяснить применение магнита и его свойств в медицине мы направились в диагностический центр ТомоГрад г.Октябрьский Республики Башкортостан. Пройдя обследование и получив результаты на снимке, с кучей вопросов мы направились к неврологу в ЛДЦ МИБС им.С.М.Березина г.Уфы Саломасовой Вере Валентиновне.
Вопрос: Так что же такое МРТ и в чем суть этого метода?
Данный метод обследования был основан в 1973 году.
Магнитно-резонансная томография – МРТ или ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) – метод получения изображений внутренних органов без использования рентгеновских лучей и радиации. И в этом есть главный плюс магнитно-резонансной томографии: нет гамма-лучевого воздействия на обследуемого человека нет.
Вопрос: Какова роль магнита в данной диагностике?
Аппарат для проведения МР-томографии представляет собой большой магнит. Магнит является самой дорогой частью МР томографа, создающей сильное устойчивое магнитное поле. Тело человека находится в его полости, которая защищена пластиковым корпусом. При этом такое изучение тканей не приводит к наступлению патологических состояний.
Вопрос: Имеются ли противопоказания такого метода диагностики?
К абсолютным противопоказаниям этого метода диагностики относят:
наличие несъемных электронных устройств;
присутствие в организме металлических инородных тел; наличие внутричерепных аневризм, клипированных ферромагнитным материалом; наличие татуировок на теле с содержанием металлических соединений (Приложение 4).
Вывод. Если роль магнита для улучшения качества воды под сомнением, то необходимость его для диагностики некоторых заболеваний несомненна.
II.5. Магнитотерапия в домашних условиях
Мы решили пронаблюдать влияние магнитной повязки на голову и магнитного наколенника в домашних условиях в течение нескольких дней. Эти предметы предназначены для снятия болевого синдрома и воспалительных процессов, т.к. при их применении активизируется поступление кислорода к тканям, а также для лечения заболеваний сосудов, суставов, путем воздействия постоянного магнитного поля на биологически активные зоны человека. Эксперимент проводили на моем отце, страдающем от постоянных головных болей и спортивных травм коленей.
Опыт 1. Магнитная повязка для головы.
Повязка изготовлена из мягкой эластичной ткани и содержит 4 постоянных магнита, расположенных на одном уровне северным полюсом к телу, создающих магнитное поле силой 800 Гаусс.
Боль притуплялась примерно в течение часа. Повязку можно носить до появления положительного эффекта, но не более 6 часов подряд. Общая продолжительность использования повязки зависит от тяжести заболевания и индивидуальной переносимости.
Теперь папа старается обходиться без лекарств и, даже если нет головных болей, он ежедневно надевает повязку перед сном.
Опыт 2. Магнитный наколенник.
Наколенник изготовлен из мягкой эластичной ткани черного или синего цвета Наколенник содержит 16 постоянных магнитов силой до 1000 Гаусс, расположенных равномерно по обе стороны от коленного сустава.
В течение дня папа носит обычный наколенник, на ночь до утра надевает магнитный. Боль успокаивается через продолжительное количество времени в состоянии покоя.
Носить наколенник можно длительное время, до появления положительного эффекта. Длительность ношения наколенника зависит от индивидуальной переносимости.
Итак, результативность применения магнита для снятия болевого синдрома и временного облегчения доказана (Приложение 5).
II.6. Эксперименты с магнитом
Эксперимент 1. Делаем электромагнит!
Для создания электромагнита понадобится тонкая медная проволока, две батарейки, бокс для батареек, бумага (на неё будем наматывать медную проволоку), стальной стержень. Он необходим для усиления магнитного поля катушки.
Мы обернули бумагой стальной стержень и намотали проволоку. Медная проволока должна наматываться ровно, без пробелов. Зачистили концы проволоки. Вставили батарейки в бокс для батареек, соединили провода. Стержень не притягивает скрепки, он не магнитен. Как только мы включили питание, катушка стала притягивать скрепки. Мы поднесли к магниту компас и увидели, что стрелка компаса указывает на магнит. К одному полюсу магнита она притягивается одним концом, а к другому – противоположным.
При отключении батареек магнитные свойства катушки исчезают. Правда, после нашего эксперимента железный сердечник немного намагнитился и превратился в слабый магнит. Этот магнит не постоянный, а временный. Он работает только то время, пока по обмотке ток течет. Поэтому его назвали электромагнитом. Электромагнит сильнее и легче постоянного магнита. А главное, магнитным полем электромагнита можно управлять. Поэтому электромагниты очень широко применяются в технике.
Вывод: когда электричество бежит по проволоке, вокруг нее образуется магнитное поле. Когда проволока свернута спиралью, достигается наибольший эффект. Чем больше колечек, тем магнитное поле сильнее. Электрический ток, проходя по спирали, намагничивает стальной стержень, и стержень притягивает скрепки. Таким прибором в быту можно собрать рассыпавшуюся металлическую стружку или найти в ворсе ковра мелкую деталь, например, от наручных часов.
Эксперимент 2. Делаем моторчик!
Нам понадобились: неодимовый магнит, батарейка размера АА, кусок толстой медной проволоки длиной 20 см.
Из проволоки мы изготовили фигуру-рамку. Поставили батарейку на магнит. Уравновесили рамку и отпустили. Рамка крутится! Мы перевернули магнит, рамка стала вращаться в другую сторону.
Почему рамка и спираль вращаются? Происходит выталкивание проводника с током (медной проволоки) из магнитного поля. На этом основан принцип работы электродвигателя.
Подобные моторчики можно установить на мелкие игрушечные машинки.
Эксперимент 3. Делаем «Указку-доставатель»!
Мы решили собрать магнитную указку – доставатель. Простое и многофункциональное изделие, которое можно сделать своими руками. В быту магнит находит не меньшее количество полезных применений.
Для этого нам понадобились: неодимовый магнит, антенна от старого радиоприемника, клей.
Если необходимо найти мелкий металлический предмет на полу: будь то иголка, винтик или шуруп, детальки от часов, винтики от очков (да и мало ли чего еще падает на пол), достаточно взять наш магнитный Доставатель в руки, провести по поверхности пола, где, предположительно могла упасть деталька — и вот она уже на магните! Кстати, он поможет и в случае, если металлический предмет упал в водоем, или туда, куда мы не хотим лезть руками. Деталька будет успешно извлечена (Приложение 6).
Отдельная придумка для автолюбителей. Почти каждый автовладелец сталкивался со следующей проблемой: утром заклинивает замок дверцы из-за промерзания в нем конденсата, и вы не можете провернуть замок ключом. Для того, чтобы эта неприятность не застала вас утром врасплох, с вечера закройте отверстие замка небольшим магнитиком. Тогда холодный воздух с улицы не попадет в скважину, и влага из него не заледенеет внутри замка.
Итак, знание законов физики поможет нам в будущем провести более сложные эксперименты с магнитом. И, вполне возможно, мы сможем усовершенствовать какой-нибудь бытовой прибор.
Выводы по главе II
На основании результатов встреч и бесед, а также проведенных экспериментов можем сделать следующие выводы:
применение магнитных приспособлений позволяет значительно сократить время на механическую обработку изделий из металла, что дает положительный экономический эффект при их производстве;
использование магнита в целях сомнительной выгоды неправомерно и может дать обратный эффект;
вода намагниченная и ненамагниченная отличаются незначительно, верить в чудо-свойства намагниченной воды – дело сугубо личное;
если роль магнита для улучшения качества воды под сомнением, то необходимость его для диагностики некоторых заболеваний очевидна;
результативность применения магнита для снятия болевого синдрома и временного облегчения доказана опытным путем;
знание элементарных законов физики позволяет использовать магнит в быту для различных целей.
Заключение
Приступая к исследованию, наши знания о свойствах магнита сводились только к тому, что магнит может притягивать металлические изделия. Благодаря проделанной работе, мы выяснили, как это свойство магнита служит человеку в различных сферах жизнедеятельности.
Для достижения цели нами были поставлены задачи теоретического и практического характера. Все они нами решены. В ходе их реализации мы:
выяснили, что значит магнит, его устройство и все ли он притягивает:
уточнили, какие материалы могут называться магнитами и в чем их различие;
узнали, в каких сферах жизнедеятельности применяют магнит, и может ли магнит принести вред;
побывали с экскурсией в ООО «НПП Магнит» г.Кумертау, выяснили значение магнита для промышленности;
встретились с представителем ООО «Управляющая компания ЖКХ» г.Туймазы Газизовым Д.Х., уточнили, как магнит мешает работе приборов учета;
провели анализ воды, очищенной магнитом и воды, предоставляемой населению города предприятием ООО «Туймазыводоканал»;
встретились с врачом, выяснили роль магнита в медицине, в том числе проведя обследование МРТ;
опытным путем проверили действие магнита на снятие болевого синдрома;
провели эксперименты с магнитом и изготовили бытовой предмет «Указку-доставатель» для поиска мелких металлических изделий.
Проделанная нами работа позволяет сделать вывод, что цель исследования, заключавшаяся в изучении свойств магнитов, их значимости и необходимости в жизни человека, достигнута.
В перспективе планируем провести ряд опытов с магнитом для усовершенствования какого-либо предмета быта.
Список литературы
БСЭ, второе издание, Москва, 1957 г. – 657с.
Путилов К.А. Том 2. «Курс физики», «Физматгиз», Москва, 1964г. – 244с.
Савельев И. В. Курс общей физики. В 5-ти т. Том 2. Электричество и магнетизм, 2011 г. — 348 с.
Холодов Ю.А. “Человек в магнитной паутине”, “Знание”, Москва, 1972 г. – 108с.
Интернет-источники
Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Магнит
Почему магнит не все притягивает? Почемучки. http://log-in.ru/
Почему магнит притягивает железо? http://information-technology.ru/sci-pop-articles/23-physics/231
Почему магнит притягивает — все о магнитных полях. http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/
Приложение 1
Экскурсия в ООО «Научно-производственное предприятие Магнит»
С директором предприятия Манухиным Андреем Александровичем
Электромагнитные плиты – специализация НПП
Цикл производственного процесса изготовления магнитных плит
Резка металла
Подготовка к следующему этапу
Шлифовка изделия
Сборка
Приложение 2
Магниты на счетчиках воды. Попытка сэкономить?
Прибегая к использованию магнита, важно знать, что его использование с целью выгоды может существенно опустошить сбережения
Приложение 3
Вода намагниченная и из крана. Есть разница?
Нас встретили лаборант ООО «Туймазыводоканал» Лутфуллина Рима Римовна и заведующая лабораторией Галимова Румия Рашитовна.
2) Подготовка к проведению анализов.
3) Индикатор жесткости: в колбе с намагниченной водой индикатор растворялся медленно, цвет воды ярче.
4) Далее ввели раствор для титрования 25 ммоль/дм3, вода окрасилась в синий цвет. Таким образом, по результатам на жесткость воды магнит практически не повлиял.
4) Потом провели анализ на содержание хлоридов путем введения титрованного раствора K2Cr2O7 до окраса в оранжевый цвет. Намагниченная вода помутнела и долго не окрашивалась. Содержание хлоридов оказалось в 5 раз выше воды из крана.
5) Протитровали соляной кислотой (HCl) на щелочность. Результаты практически одинаковые.
6)Анализ на водородный показатель pH измеряется прибором иономером. Показатели практически одинаковые, норму не превышают.
7) Далее анализы провели в бактериологическом отделе, где кондуктометром определяли удельную электропроводность каждой из воды. Удельная проводимость намагниченной воды оказалась выше, что указывает на большее количество примесей, чем в водопроводной воде. Также определенное влияние на электропроводимость оказывает конкретный состав минеральных веществ (ионы), содержащихся в воде и соотношение между ними.
Анализы воды по показателям приведены в таблице
|
№№ |
Показатели |
Ед. изм. |
Результаты |
Норма* |
||
|
Из под крана |
Намагниченная вода |
|||||
|
1 |
Запах при 200 и 600 |
Град. |
0/0 |
0/0 |
2 бал |
|
|
2 |
Цветность |
Град. |
|
|||