VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Целостность информации в USB-флеш накопителе при воздействии магнитного поля постоянных магнитов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дегтяренко Л.И. 1

---

1БОУ города Омска СОШ № 94

Шайбалова И.Н. 1

---

1БОУ города Омска СОШ № 94

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Выбрать тему для научно – исследовательской работы мне помог случай: в сумочку с «флешкой», на которой была записана презентация моей предыдущей работы, я положил неодимовые магниты для фиксации географической карты. Когда мама увидела это, то сильно испугалась, она сказала, что возможно вся информация исчезла. Это же предположение я много раз слышал и от других людей. Но все обошлось благополучно.

Поэтому я решил провести исследование целостности информации (данных) в USB-флеш накопителе (флешке) при воздействии магнитного поля.

Целостность информации означает, что данные не были изменены при выполнении какой либо операции над ними или при хранении.

Источниками магнитного поля я взял постоянные магниты двух видов – ферритовый магнит и неодимовый магнит.

Цель

Цель исследовательской работы: определить целостность информации в USB - флеш накопителе при воздействии магнитного поля постоянных магнитов с силой магнитного поля: от 0,00005Тл (сила магнитного поля Земли) до 1,17 Тл (сила магнитного поля неодимового магнита).

Гипотеза

Магнитное поле постоянного магнита не влияет на целостность информации в USB- флеш накопителе при силе магнитного поля до 1,17Тл.

Задачи исследования

Изучить теорию о магнитах и свойствах магнитного поля из научно – популярной и энциклопедической литературы, из учебников физики 7-9 классов, и интернет-ресурсы о свойствах магнитного поля постоянных магнитов и его влияния на данные в USB – флеш – накопителе.

Составить анкету и провести опрос одноклассников в их познаниях о магнитном поле и влияние его на USB –флеш – накопитель. Результаты опроса представить на схеме.

Провести подготовку к эксперименту:

- Определить полюса магнитов с помощью магнитной стрелки компаса и сделать их маркировку.

- Скопировать на (30 штук) USB- флеш накопители информацию (pdf, jpg, mp3, dok, avi).

Провести опыты по изучению влияния магнитного поля постоянных магнитов: ферритового и неодимового с силой магнитного поля = 0,05 Тл; 0,35 Тл; 1,17 Тл, а также при хранении в обычных условиях (сила магнитного поля Земли = 0,00005Тл), на целостность информации в USB- флеш накопителе.

Найти в интернете или научно-популярной литературе сходные научно – исследовательские работы.

Сравнить полученные результаты моего эксперимента – «Влияния магнитного поля на целостность информации в USB-флеш накопителе» с результатами похожих научно – исследовательских работ. Найти различие и сходство.

Объект исследования

Влияние магнитного поля на целостность информации в USB-флеш накопителе.

Предмет исследования

Данные в USB – флеш накопителе.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Магнитное поле

Из научно – энциклопедической литературы и учебников физики я узнал, что:

Магнитное поле – это особый вид материи, невидимый и неосязаемый для человека, существует независимо от нашего сознания.

Магнитное поле – возникает вокруг движущихся электрических зарядов. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом[3].

У Земли есть собственное магнитное поле, исходящее из ее ядра и простирающееся далеко в космос на 70-80 тыс. км в направление к Солнцу, образующее магнитосферу [1, с.80, 81]. Магнитосфера экранирует поверхность Земли, защищает от вредного влияния заряженных частиц и космического излучения, определяет характер погоды [3].

Магнит

Магнит – это тело, обладающее собственным магнитным полем.

У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Магнитное поле изображается посредством силовых линий. Силовые линии (линии индукции) выходят в окружающее пространство из магнита у его северного полюса и входят в магнит у его южного полюса, они непрерывны и замкнуты [2, §46].

Рис. 1 Магнитное поле Земли.

Рис. 2 Магнитное поле постоянных магнитов.

М агнитное поле можно сделать видимым, насыпав на лист стекла или картона, положенный на магнит, железные опилки. Они выстроятся вокруг « силовых линий» поля. Чем ближе эти линии друг к другу, тем сильнее поле.

Рис. 3, 4 Полюса магнита.

Полюса магнита - это место, где обнаруживается наиболее сильное действие.

Одно из наиболее часто встречающихся в обычной жизни проявлений магнитного поля - взаимодействие двух магнитов: одинаковые полюса отталкиваются, противоположные притягиваются:

Открытие магнетизма

Явление магнетизма стало известно в 600 г. до н.э., когда люди обнаружили, что некоторые камни (минералы) обладают магнитными свойствами – притягиваться или отталкиваться друг от друга. В природе естественные магниты встречаются в форме магнетита, или магнитного железняка, обладают способностью ориентировать себя в пространстве в направлении с севера на юг и примерно с 1000 года н.э. их начали использовать в компасах. Первым, кто провел систематическое изучение магнетизма, был английский врач и естествоиспытатель Уильям Гильберт. В 1600 году он опубликовал результаты своих опытов и высказал предположение, что наша планета является гигантским магнитом [1, с.81].

Виды магнитов

Магниты разделяют на естественные и искусственные.

Естественный магнит - железная руда (магнитный железняк), обладает способностью притягивать к себе находящиеся вблизи железные предметы. Залежи железной руды располагается близко к поверхности земли. Земля – гигантский естественный магнит.

Рис. 5 Естественный магнит.

Искусственные постоянные магниты – железные предметы, получившие магнитные свойства в результате контакта с естественным магнитом или намагниченные в магнитном поле. Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами [3, § 59].

Рис. 6 Искусственный магнит.

Искусственные постоянные магниты изготавливают из специальных сплавов, в которые вхо­дят железо, никель, кобальт и другие элементы.

Виды постоянных магнитов:

Ферритовые. Ферритовый магнит изготавливается из сплава оксида железа с ферритом стронция или бария. Такой состав материала обеспечивает сохранение магнитных свойств в широком диапазоне температур от –40 до +250 ⁰С. Обычные магниты в виде блоков, квадратов, колец или подков широко используются в промышленности и в быту.

Рис. 7 Ферритовый магнит.

Альнико. Название этой группы магнитов представляет собой аббревиатуру названий своих составляющих: алюминий, никель и кобальт. Главное преимущество сплава альнико состоит в непревзойденной температурной устойчивости материала.

Рис. 8 Магнит альнико.

Самариевые. Магнитный сплав самарий-кобальт устойчив к высоким температурам, окислению и коррозионным поражениям. Благодаря непревзойденным показателям надежности и стабильности своих свойств самариевый сплав используются в стратегических и военных разработках.

Рис. 9 Самаривый магнит.

Неодимовые. Самый востребованный и перспективный магнитный сплав на сегодняшний день – это соединение неодима, железа и бора. Этот редкоземельный супермагнит успешно используются во многих сферах, начиная от производства детских игрушек и мебельных магнитов и заканчивая использованием в составе мощнейших грузозахватов. Кроме того, важное преимущество неодимового сплава – длительность сохранения свойств. Этот сильный магнит может сохранять свои качества на протяжении столетий. Главное – необходимо обезопасить материал от ударных нагрузок и обеспечить условия, при которых температура не превышала бы допустимых значений.

Рис. 10 Неодимовый магнит.

Магнитопласты. Легкий, мягкий и гибкий материал изготавливается на основе магнитного порошка. В качестве связующего компонента могут использоваться каучук, пластик и другие материалы. Гибкие магниты применяются в рекламной продукции и съемных наклеек на авто и в быту.

Рис. 11 Магнитопласт.

Свойства магнитов:

- притягивают металлические предметы

- могут действовать через другие материалы: дерево, бумагу, стекло, пластик, воду и другие.

- могут притягиваться на расстоянии

- магнит может намагнитить любой металлический предмет

- у магнита есть полюса («север» и «юг»)

- одноименные полюса отталкиваются, разноименные притягиваются

- магнитная сила – это сила, с которой предметы притягиваются к магниту.

- магнитная сила зависит от состава, формы и размеров магнита

- магнитная сила имеет свою зону активности: магнитное поле

- магнитная сила обладает способностью ориентировать себя в пространстве в направлении с севера на юг

- магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тл (тесла).

- магнитная проницаемость — это величина, которая характеризует магнитные свойства данного вещества.

USB- флеш накопитель (флешка)

USB накопитель – запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству. Основное назначение USB накопителей – хранение, перенос и обмен данными. Срок хранения данных в накопителях составляет 10 – 20 лет. Благодаря ее малым размерам, «флешка» всегда у нас под рукой.

Основные характеристики по которым можно подобрать себе «флешку»:

Объем памяти – выбор объема зависит от того, для каких целей она вам нужна.

Скорость записи – от этого зависит, с какой скоростью будет копироваться информация из вашего компьютера на съемный носитель информации. Скорость чтения данных – от скорости чтения зависит, как быстро информация будет переноситься с «флешки» на компьютер.

«Флешки» могут использовать корпусы самых разных дизайнов и конструкций.

Устройство USB-флеш накопителя состоит из следующих электронных компонентов:

Рис. 12 USB-флеш накопитель

разъем USB

м икроконтроллер

контрольные точки

чип (микросхема) флеш – памяти

кварцевый резонатор

светодиод

переключатель (защита от записи)

место для микросхемы памяти (дополнительное место)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА USB-ФЛЕШ НАКОПИТЕЛЬ (ФЛЕШКУ)

ОПРОС

В классе я провел анкетирование одноклассников – что они знают о магнитах, магнитном поле и его влияния на «флешку». Составил анкету и по результатам анкетирования составил следующую схему в процентном изображении:

Табл. №1 Результаты анкетирования

Результаты исследования

Схема №1. Ответы на первый вопрос Схема №2. Ответы на второй вопрос

Схема №3. Ответы на третий вопрос Схема №4. Ответы на четвертый вопрос

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения эксперимента я приобрел в магазине материалы:

1. Магниты двух видов неодимовые и ферритовые:

- 13 штук - неодимовых магнитов (1х1см) с силой магнитного поля (сила индукции) =0,35 Тл (тесла).

- 2 неодимовых магнита (50х30 мм) с силой магнитного поля =1,17Тл.

- 2 дугообразных ферритовых магнита с силой магнитного поля = 0,05 Тл.

2. USB – флеш накопители (флешки) – объем памяти 125 Мб - (40 штук).

Методы исследования

Теоретический:

Метод теоретического исследования заключается в изучении различных источников информации о свойствах магнитного поля и влияние его на целостность информации в USB-флеш накопителе.

2. Подготовительный:

- Определить полюса магнитов с помощью магнитной стрелки компаса и сделать их маркировку.

- Скопировать на (40 штук) USB- флеш накопители информацию (pdf, jpg, mp3, doс, avi).

3. Экспериментальный:

Для проведения научно-исследовательской работы я использовал 3 метода воздействия магнитного поля на USB-флеш накопители:

Воздействие магнитного поля ферритового магнита с силой магнитного поля = 0,05 Тл на USB-флеш накопители (В течение 1 часа и 24 часов).

Воздействие магнитного поля неодимового магнита с силой магнитного поля = 0,35 Тл на USB-флеш накопители (В течение 1 часа и 24 часов).

Воздействие магнитного поля неодимового магнита с силой магнитного поля = 1,17 Тл на USB-флеш накопители (В течение 1 часа и 24 часов).

Контрольная группа – хранение «флешек» в другом помещении в обычных условиях (магнитное поле Земли = 0,00005Тл) при t=18-25 градусов «С» (В течение 1 часа и 24 часов).

4. Компьютерный метод исследования результатов эксперимента. Программа проверяет целостность информации в накопителе путем физического чтения и записи.

ПОДГОТОВКА К ЭКСПЕРИМЕНТУ:

Перед началом эксперимента определяем полюса магнитов с помощью магнитной стрелки компаса и делаем их маркировку:

Рис.13 Маркировка полюсов магнита

ЭКСПЕРИМЕНТ

ОПЫТ №1

Воздействие магнитного поля ферритового магнита с силой индукции = 0,05 Тл на USB –флеш накопитель.

Для более усиленного воздействия магнитного поля, я устанавливаю

10 штук «флешек» между разноименными полюсами 2-х дугообразных ферритовых магнитов («Чем больше магнитная индукция в данной точке поля, тем с большей силой будет действовать магнитное поле…» [4, §37]).

Рис. 14 Проведение опыта с ферритовым магнитом

Проверка результатов эксперимента:

Через 1 час, проверяю на компьютере поочередно целостность информации на 10 «флешках» и записываю результаты в таблицу.(Приложение № 1)

После проверки целостности данных на «флешках», вновь повторяю этот же опыт, но продолжительностью воздействия магнитного поля в течение 24 часов.

Проверка результатов эксперимента:

Через 24 часа, проверяю на компьютере поочередно целостность информации на 10 «флешках» и также записываю результаты в таблицу, исходя из которой, можно выделить следующие средние данные:

Табл. № 2

ОПЫТ №2

Воздействие магнитного поля неодимового магнита с силой индукции = 0,35 Тл на USB –флеш накопитель.

Также для более усиленного воздействия магнитного поля, устанавливаю каждую из 10 «флешек» между двумя неодимовыми магнитами, направленными к «флешке» разноименными полюсами.

Рис. 15. Проведение опыта с неодимовыми магнитами 0,35 тл.

Проверка результатов эксперимента:

Через 1 час проверяю на компьютере поочередно целостность информации на 10 «флешках» и записываю результаты в таблицу (Приложение № 2)

После проверки целостности данных на «флешках», вновь повторяю этот же опыт, но продолжительностью воздействия магнитного поля в течение 24 часов.

Проверка результатов эксперимента:

Через 24 часа, проверяю на компьютере поочередно целостность информации на 10 «флешках» и также записываю результаты в таблицу, исходя из которой, можно выделить следующие средние данные:

Табл. № 3

ОПЫТ №3

Воздействие магнитного поля неодимового магнита с силой индукции = 1,17 Тл на USB –флеш накопитель.

Для этого 10 «флешек» помещаю в пластиковый контейнер. Для более сильного воздействия магнитного поля, контейнер с «флешками» устанавливаю между двумя неодимовыми магнитами, направленными разноименными полюсами к контейнеру.

Рис. 16 Проведение опыта с неодимовыми магнитами.

Проверка результатов эксперимента:

Через 1 час я поочередно подключаю «флешки» к компьютеру и проверяю целостность информации программой компьютера путем физического чтения и результаты записываю в таблицу (Приложение № 3)

После проверки целостности данных на «флешках», вновь повторяю этот же опыт, но продолжительностью воздействия магнитного поля в течение 24 часов.

Проверка результатов эксперимента:

Через 24 часа, проверяю на компьютере поочередно целостность информации на 10 «флешках» и также записываю результаты в таблицу, исходя из которой, можно выделить следующие средние данные:

Табл.№4

Контрольная группа:

Одновременно с воздействием магнитного поля магнитов на «флешки», я поместил контрольную группу 10 «флешек» на хранение в другое помещение, при обычных условиях:

Сила магнитного поля Земли =0,00005 Тл

Температура в комнате = 18-25 градусов «С».

Проверка результатов эксперимента:

Через 1 час я поочередно подключаю «флешки» к компьютеру и проверяю целостность информации программой компьютера путем физического чтения и результаты записываю в таблицу (Приложение № 4).

Через 24 часа вновь проверяю целостность информации на «флешках» программой компьютера и также записываю результаты в таблицу, исходя из которой, можно выделить следующие средние данные:

Табл. № 5

Данные опыты были проведены трижды через каждые 10 дней.

По результатам проведенного эксперимента я составил таблицу (Приложение № 1.)

Из данной таблицы видно, что целостность информации на «флешках» не была нарушена при воздействии магнитного поля с индукцией:

ферритового магнита = 0,05 Тл;

неодимового магнита = 0,35 Тл;

неодимового магнита = 1,17 Тл

При хранении (воздействие магнитного поля Земли) = 0,00005 Тл

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Из различных информационных источников я получил знания о магнитном поле и его воздействие на USB-флеш носители.

В Интернете я нашел похожую научно-исследовательскую работу:

«Целостность информации в USB-флеш накопителе при воздействии импульсного магнитного поля» [11] и сделал сравнение своей работы и из Интернета.

Главное отличие:

1. Источники магнитного поля.

В моей работе источником магнитного поля являются – постоянные магниты: ферритовый магнит и неодимовый магнит.

В работе из интернета [11] источником магнитного поля является разряд молнии. Для создания импульсного магнитного поля использовался генератор микросекундных импульсов тока и индукционная катушка.

2. В работе из интернета было выявлено нарушение целостности информации в USB-флеш накопителе при воздействии импульсного магнитного поля, в моей работе не выявлено нарушения целостности информации в USB-флеш накопителе при воздействии постоянного магнитного поля от 0,00005 Тл – 1,17 Тл.

Сходство:

1. Предметом исследования были - данные в USB-флеш накопителе.

2. Проверка целостности информации в USB-флеш накопителе проводилась с помощью программы на компьютере.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Практическая значимость моей исследовательской работы состоит в том, что я проанализировал результаты влияния магнитного поля на флешку не только полученные опытным путем, но и из Интернет-источников и пришел к заключению, что люди зря опасаются разрушительного влияния магнитного поля на данные в USB-флеш накопителе.

Флешка – является удобным и надежным носителем информации.

ВЫВОДЫ

1. Изучив различные источники информации, я расширил свои познания о магнитном поле и его свойствах.

2. Составил анкету опроса одноклассников в их познаниях о магнитном поле и его воздействии на целостность информации в USB-флеш накопителе. Результаты опроса представил на схеме.

3. Провел подготовительную работу к эксперименту:

Определил полюса магнитов с помощью магнитной стрелки компаса и сделал их маркировку.

- Скопировал на (30 штук) USB- флеш накопители информацию (pdf, jpg, mp3, doс, avi).

4. Провел опыты по изучению влияния магнитного поля постоянных магнитов: ферритового и неодимового с силой магнитного поля = 0,05 Тл; 0,35 Тл; 1,17 Тл, а также контрольной группы: при хранении в обычных условиях (сила магнитного поля Земли = 0,00005Тл), на целостность информации в USB- флеш накопителе. Также составил таблицы результатов эксперимента.

5. В интернете нашел сходную научно-исследовательскую работу: «Целостность информации в USB- флеш накопителе при воздействии импульсного магнитного поля». Авторы: З. М. Гизатуллин, Ф. М. Фазулянов, Л. Н. Шувалов, Р. М. Гизатуллин. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ.

6. Сравнил результаты обеих работ.

Различие:

Источники магнитного поля.

Результаты опытов.

Сходство:

Предмет исследования- данные в USB накопителе.

Метод проверки результатов эксперимента - программа на компьютере.

Вывод: Флешка является надежным носителем информации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Литература:

1. А.А. Леонович, «Физика без формул», Мир магнетизма, с.88-97, Москва, Издательство «АСТ», 2017

2. А.В. Перышкин, Физика 7 класс, Постоянные магниты.

3. А.В. Перышкин, Физика 8 класс, Постоянные магниты, Магнитное поле Земли.

4. А.В. Перышкин, Физика 9 класс, Постоянные магниты, Магнитное поле Земли.

5. Адам Харт-Девис, «Наука», Магнитные поля, с.80-81, 400,466, - Москва, ООО Издательство « Астрель», 2010

6. Ф.Брукс, Ф.Чандлер, «Новая Детская Энциклопедия», Магниты, c.204, Москва, Издательство «РОСМЭН» 2014

7. Ю.С.Бондарев, М.В. Фесенко, Б.В. Хлопов, А. В. Шпак, «Методы электромагнитного и магнитного воздействия на электронные носители информации и их реализация» // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал №12 – 2014

Интернет – источники:

8. http://jre.cplire.ru/koi/aug15/8/text.html А.В. Кузьмин , Flash память и другие современные носители информации. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005

9. https://hobbyits. УстройствоUSB Flash накопителя состоит из следующих электронных компонентов:

10. https://ru.wikipedia.org/wiki/Магнитное_поле.

11. https://docplayer.ru/42033888-Udk-celostnost-informacii-v-usb-flesh-nakopitele-pri-vozdeystvii-impulsnogo-magnitnogo-polya.html «Целостность информации в USB- флеш накопителе при воздействии импульсного магнитного поля». Авторы: З. М. Гизатуллин, Ф. М. Фазулянов, Л. Н. Шувалов, Р. М. Гизатуллин. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ.

Приложение № 1

Приложение № 2

Приложение № 3

Приложение № 4

Приложение № 5

Анкета

1. Знаете ли Вы, что такое магнитное поле?

2. Знаете ли Вы, что такое магнит?

3. Какие свойства магнитов вы знаете?

4. Может ли магнитное поле стереть данные на «флешке»?

Результаты анкетирования:

№ вопроса	Ответы на вопросы анкетирования	Количество детей	% от общего количества опрошенных детей
1	Знают что такое магнитное поле	11	52
	Не знают что такое магнитное поле	10	48
2	Знают что такое магнит	21	100
	Не знают что такое магнит	0	0
3	Знают 1 свойство магнита	13	62
	Знают больше 1 свойства магнита	4	19
	Не знают свойств магнита	4	19
4	Магнитное поле может стереть данные на «флешке»	8	38
	Магнитное поле не может стереть данные на «флешке»	4	19
	Не знают	9	43

Приложение № 6

Приложение № 7