16
1 Необыкновенная способность магнитов притягивать к себе железные предметы или прилипать к железным поверхностям всегда вызывали удив- ление. Попробуем поближе познакомиться со свойствами и поведением магнитов. Делаем электромагнит Требуется: железный гвоздь, лист бумаги А4, батарейка АА (пальчиковая), мед- ная проволока, металлические скрепки. рис.1 1 рис. 2 Проведем эксперимент Возьмите гвоздь и оберните его бумагой, сложенной в не- сколько слоев. Гвоздь должен быть плотно обернут (рис. 1). Возьмите медную проволоку и намотайте поверх бумаги, ви- ток к витку, без промежутков. Оставьте на концах примерно по 5 см проволоки (рис. 2). Подсоедините оба конца проволоки к разным полюсам бата- рейки (рис. 3).

0324 Магнетизм методичка

Embed Size (px)

DESCRIPTION

0324 Магнетизм методичка

Citation preview

Page 1: 0324 Магнетизм методичка

1

Необыкновенная способность магнитов притягивать к себе железные предметы или прилипать к железным поверхностям всегда вызывали удив-ление. Попробуем поближе познакомиться со свойствами и поведением магнитов.

Делаемэлектромагнит

Требуется: железный гвоздь, лист бумаги А4, батарейка АА (пальчиковая), мед-ная проволока, металлические скрепки.

рис.1

1

рис. 2

Проведем эксперимент Возьмите гвоздь и оберните его бумагой, сложенной в не-

сколько слоев. Гвоздь должен быть плотно обернут (рис. 1).

Возьмите медную проволоку и намотайте поверх бумаги, ви-ток к витку, без промежутков. Оставьте на концах примерно по 5 см проволоки (рис. 2).

Подсоедините оба конца проволоки к разным полюсам бата-рейки (рис. 3).

Page 2: 0324 Магнетизм методичка

2

Поднесите гвоздь к металлическим скреп-кам. (рис. 4).

В чем здесь физика? Ток из батарейки, протекая по медной

проволоке (называемой обмоткой электро-магнита), создает магнитное поле. Магнитное поле, действуя на гвоздь, намагничивает его и превращает в магнит. Вы видите, как скрепки притягиваются к гвоздю.

Бумага не проводит ток. Она служит для того, чтобы ток шел только сквозь про-волоку, но не через гвоздь, иначе магнита не получится.

Где это можно увидеть? Таким способом делают все электромагниты. Чем больше ток течет через об-

мотку электромагнита, тем он сильнее.

Вынужденныймаршрут

Требуется: 2 магнита, поле для игры, 2 трубочки, скотч, 4 скрепки, заготовака с машинками.

Проведем эксперимент Вырежьте машинки из заготовки (рис. 5).

Прикрепите к днищам обеих машин скрепки (рис. 5).

рис. 3 рис. 4

2

Page 3: 0324 Магнетизм методичка

3

Возьмите из набора трассу для гонок и установите ее на книгах (рис. 6).

Установите обе машинки на старте.

Прикрепите скотчем к каждой трубочке магнит (рис. 7).

Установите магниты под кар-тоном на уровне старта, где стоят автомобили, и начинай-те игру: двигайте магниты по контурам дороги. Маши-ны начнут двигаться. Можно играть вдвоем с другом.

рис. 5

рис. 7

рис. 6

В чем здесь физика? Магнитная сила магнита, проходя через картон, притягивает стальные скрепки,

прикрепленные к автомобилям, вынуждая их следовать за движением магнита.

Где это можно увидеть? Это физическое явление лежит в основе движения поездов, которые ездят, не

касаясь рельс. Вследствие того, что нет силы трения с рельсами, можно развивать большую скорость. Этот вид поездов называется «поезда на магнитной подушке»

Page 4: 0324 Магнетизм методичка

4

рис. 8

3 Линиимагнитногополя

Требуется: рабочая поверхность, металлическая пыль, магнит.

Проведем эксперимент Возьмите рабочую поверхность (лист бумаги) и насыпьте на

нее металлическую пыль(рис. 8).

Возьмите магнит и положите под поверхность (рис. 9).

Аккуратно постучите по поверхности, чтобы пыль заняла не-обходимое положение.

В чем здесь физика? Магнит создает магнитное поле, которое распространя-

ется во все стороны. Кусочки железа в магнитном поле стано-вятся маленькими магнитами и пытаются расположиться вдоль

рис. 9

линий магнитного поля. Аккуратно постукивая по листу, мы помогаем им это сделать. В результате мы видим, как металлическая пыль показывает нам картину силовых линий магнитного поля, созданную магнитом.

Где это можно увидеть? Этот способ является самым простым для определения положения магнитных

линий в пространстве.

Page 5: 0324 Магнетизм методичка

5

Нагреваниемагнита

Требуется: огонь, металлические скрепки, магнит, пассатижи или плоскогубцы, огонь.

4

рис. 10

рис. 11

Проведем эксперимент Зажгите конфорку на кухонной плите. Можно вос-

пользоваться и электрической плитой (рис. 10).

Возьмите магнит в пассатижи и поднесите к огню.

Нагревайте магнит около 30 секунд, а потом по-пробуйте поднести его к металлическим скрепкам (рис. 11). Аккуратно, магнит очень горячий!

В чем здесь физика? При нагревании магниты теряют свои уникальные свойства. Для разных магнитов

температура, до которой нужно нагреть магнит, чтобы он потерял свои свойства, раз-ная. Эта температура была названа в честь физика Пьера Кюри температурой Кюри.

Где это можно увидеть? Магнитные материалы, использование которых планируется в жестких условиях,

проходят множество проверок, одна из которых позволяет определить температуру Кюри и узнать, при каких температурах магнит может нормально работать.

Знание температуры Кюри позволяет заранее узнать, в каких условиях магнит сможет работать, а в каких – нет.

Page 6: 0324 Магнетизм методичка

6

Проведем эксперимент Вырежьте из цветного пластика несколько рыбок

(рис. 12).

На голове каждой рыбки закрепите скрепку (рис. 13).

Ниткой привяжите магнит к трубочке — это будет ваша удочка.

Наполните таз водой и запустите туда рыбок.

Сверху в воду опустите магнит, но не касайтесь им рыбок — они подплывут к магниту! (рис. 14).

В чем здесь физика? Это происходит потому, что сила магнита боль-

ше, чем сила тяжести, которая тянет рыбок на дно.

5

рис. 12

рис. 13

рис. 14

Где это можно увидеть? Чтобы отсортировать на складе металлолома железный и стальной лом от лома

цветных металлов, применяют огромные электромагниты.

Идемнарыбалку

Требуется: цветной пластик, скрепки, трубочка, нить, магнит, вода, таз, ножницы.

Page 7: 0324 Магнетизм методичка

7

рис. 15

рис. 16

рис. 17

Временноенамагничивание

Требуется: магнит, металлические скрепки.

Проведем эксперимент Возьмите два больших магнита и сложите их боль-

шими сторонами вместе (рис. 15).

Возьмите скрепку и подвесьте к магниту.

К этой скрепке подвесьте еще одну или две (рис. 16).

Возьмитесь за первую скрепку и аккуратно оторви-те ее от магнитов (рис. 17).

В чем здесь физика? Скрепки остаются висеть, потому что в магнит-

6

ном поле железо, как и некоторые другие материалы, становится временным магнитом. Через небольшой промежуток времени оно размагнитится и скрепки упадут.

Где это можно увидеть? Таким способом можно сделать временные магниты. Поднесите одну из скре-

пок к металлической пыли и вы увидите, как пыль прилипает к скрепке. Такие магни-ты гораздо слабее того, с помощью которого они сделаны.

Page 8: 0324 Магнетизм методичка

8

Делаемкомпас

Требуется: магниты, посуда с водой, иголка.

7

рис. 18 рис. 19

рис. 20

Проведем эксперимент Возьмите металлическую иглу.

Возьмите два круглых магнита (они сильнее) и сло-жите их вместе. (рис. 18).

Одним из полюсов получившегося магнита не-сколько раз проведите от начала иголки в конец. Проводить нужно только в одном направлении (рис. 19).

Возьмите неметаллическую посуду (можно тарел-ку) и наберите туда холодной воды.

Положите иголку на воду. Если это сделать аккуратно, то она не утонет, а будет плавать по поверхности. Если не получается – положите иголку на кусочек бумаги, который намокнет и утонет, в то время как иголка останется на плаву (рис. 20).

Подождите пару минут.

В чем здесь физика? Проводя магнитом по иголке, мы намагничиваем ее – создаем временный магнит.

Далее мы кладем иголку на воду для того, чтобы она свободно вращалась – таким

Page 9: 0324 Магнетизм методичка

9

рис. 21 рис. 22 рис. 23

8

образом мы добиваемся минимального сопротивления. Иголка не тонет потому, что ее держит сила поверхностного натяжения воды. Немного подождав, вы увидите, что иголка повернется одним концом к южному полюсу, а другим – к северному. Это про-исходит потому, что все магниты пытаются выстроиться вдоль силовых линий магнитного поля, которым обладает Земля.

Где это можно увидеть? По такому принципу работают все компасы – сначала намагничивается кусочек

металла, а потом прикрепляется на ось, на которой он может свободно вращаться. Металлическая стрелка вращается и в конце концов располагается с севера на юг.

Делаемэлектродвигатель

Требуется: батарейка 1,5 (3) В, медная проволока, шуруп, магнит типа В.

Проведем эксперимент Возьмите круглый магнит и приложите его

к головке шурупа (рис. 21).

Острие шурупа приставьте к отрицательно-му полюсу батарейки (он помечен минусом). Болт должен висеть, не падая (рис. 22).

Page 10: 0324 Магнетизм методичка

10

Одним концом медного провода дотроньтесь до положительного полюса батарейки. Можно его приклеить изолентой.

Другим концом провода дотроньтесь до магнита (рис. 23).

В чем здесь физика? Мы создали простейшую электросхему. Когда мы замыкаем ее (дотрагиваемся

проводом до “+” и “–”), через цепь начинает течь ток. Одно из свойств круглого магни-та звучит следующим образом: если магнит вращается, то между его центром и краем будет течь ток. Верно и обратное: течет ток – магнит вращается!

Где это можно увидеть? Это так называемый «униполярный двигатель» — разновидность электрических

машин постоянного тока.

Математическиймаятник скольцомимагнитом

Требуется: металлическое кольцо, магнит, нить, трубочки.

Проведем эксперимент Укрепите на расстоянии 15—20 см друг от друга две палочки, на одинаковой высоте.

К каждой палочке привяжите нить длиной 25—30 см.

9

Page 11: 0324 Магнетизм методичка

11

На одну нить подвесьте магнит, а на другую – металлическое кольцо (его можно сделать из скрепки) (рис. 24).

Посмотрите сначала, как колеблют-ся маятники по отдельности. Отведите один из них и отпустите, наблюдая ко-лебания.

Теперь отведите обе нити в разные сто-роны так, чтобы, когда маятники кача-ются, они не касались друг друга, и от-пустите.

рис. 24

В чем здесь физика? Хотя магнит и кольцо не касаются друг друга, маятники колеблются не так, как они

вели бы себя, если бы колебались по отдельности. Это объясняется тем, что магнит-ное поле магнита, проходя через кольцо, создает там ток, который, в свою очередь, создает свое собственное магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем магнита.

Где это можно увидеть? Движение магнита рядом с замкнутым контуром (например кольцом из метал-

ла) индуцирует (или создает) ток в контуре. Это явление используется для создания тока в электрических цепях, которые не имеют физического контакта (не касаются) с внешними предметами.

Page 12: 0324 Магнетизм методичка

12

Математическиймаятник сразорваннымкольцом имагнитом

Требуется: незамкнутое металлическое кольцо, магнит, нить, штативы.

10

11

рис. 25

Проведем эксперимент Проведите эксперимент аналогично предыдущему, толь-

ко вместо кольца подвесьте кольцо с разрывом (рис. 25).

В чем здесь физика? В незамкнутом контуре – разрыв в кольце – ток течь

не может, поэтому маятники колеблются, как будто бы не видят друг друга.

Измерениесилы магнитногополя

Требуется: магнит, металлические скрепки.

Проведем эксперимент Возьмите магнит и подвесьте к одному из его полюсов металлическую скрепку.

К концу скрепки приложите еще одну скрепку. Делайте так, пока скрепки продол-жают висеть (рис. 26).

Page 13: 0324 Магнетизм методичка

13

12

Попробуйте вешать скрепки к разным сторонам магнитов.В чем здесь физика?

Скрепка, подвешенная к магниту, сама становится вре-менным магнитом и может держать другие скрепки, приве-шиваемые к ней. Тем не менее, вес всех скрепок действует на сам магнит – это он удерживает их. Чем больше скрепок мы можем подвесить – тем магнит сильнее. Таким образом можно сравнить силу двух действующих магнитов.

Где это можно увидеть? На станциях переработки металлолома сильные электромагниты на подвесах ис-

пользуются, чтобы собирать с земли металлический мусор и переносить его к печи для переплавки.

Свойствомагнитов— притягивать

Требуется: магнит, различные материалы.

Проведем эксперимент Возьмите магнит и поднесите его к различным материалам. Например к металлу,

дереву, пластику.

рис. 26

Page 14: 0324 Магнетизм методичка

14

В чем здесь физика? Некоторые материалы притягиваются к магниту, а некоторые – нет. Это зависит от

свойств материалов и их внутреннего строения. Практически все металлы притягиваются к магниту.

Где это можно увидеть? Этот эффект можно использовать для того, чтобы узнать, есть ли в материале

железо. Магниты применяются в самых различных областях науки и техники.

Необычныеобычныевещи

Требуется: магнит.

Проведем эксперимент Подвесьте на нитке обыкновенную спичку и поднесите к ней магнит.

Попробуйте примагнитить долларовую купюру.

В чем здесь физика? Многие вещи нам кажутся обычными, например: деревянная спичка с головкой из

серы. Но мало кто знает, что головка спички содержит железо – именно поэтому она отклоняется при поднесении к ней магнита.

Долларовая купюра изготовлена из особой бумаги, почему же она притягивается к магниту? Оказывается, чернила для печати надписей на долларах содержат небольшое количество железа!

13

Page 15: 0324 Магнетизм методичка

15

Магнитная проницаемостьпредметов

Требуется: два магнита, различные материалы.

Проведем экспериментВозьмите два магнита и поэкспериментируйте с окружающими вас вещами следую-

щим образом:

Один из магнитов кладите сверху на предмет, а другой подносите снизу.

Если предмет вертикальный (например, стекло окна), придерживайте магниты с двух сторон руками.

Посмотрите, на какой толщине для каждого вещества магниты перестают воздей-ствовать друг на друга.

В чем здесь физика? Различные вещества не только по-разному реагируют на магнитное поле, но и по-

разному проводят его, даже если не магнитятся к нему. Поэтому бумажная книга и де-ревянный стол одинаковой толщины по-разному ослабляют магнитное поле.

Где это используется? Знание того, как различные материалы проводят магнитное поле, позволило

создать магнитопроводы – устройства, материал которых настолько хорошо прово-дит магнитное поле, что оно идет только через магнитопровод, не выходя во внеш-нее пространство.

14

Page 16: 0324 Магнетизм методичка

Действуетлимагнит черездругиематериалы?

Требуется: магнит, стакан, металлическая скрепка, вода.

15

Проведем эксперимент В стакан с водой брось скрепку. Поспорь с другом,

что ты вытащишь ее, не замочив рук.

Прислони магнит к стакану на уровне скрепки. После того как она приблизится к стенке стакана, медленно двигай магнит по стенке вверх (рис. 27).

Скрепка следует за движением магнита и поднимается вверх до тех пор, пока не приблизится к поверхности воды. Таким образом ее можно легко достать, не за-мочив рук.

В чем здесь физика? Магнитная сила действует и сквозь стекло, и сквозь воду. Если бы стенки стакана

были железными или стальными, скрепка все равно поднималась бы, но слабее, потому что часть магнитной силы поглотила бы стенка стакана.

рис. 27