Что мы знаем о магнитах
Исследовательская работа «Магниты и их свойства»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Муниципальный орган «Управление образования
городского округа Краснотурьинск
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №3»
Выполнил: Хафизов Денис
Руководитель: Окорокова С.А.
учитель 1 категории
Магниты и их свойства ……………………………………….4
Применение магнитов людьми……………………………….5
Интересные факты о магнитах……………………………….6
Список литературы и интернет-источников ……………………………11
Природа полна тайн и загадок. И необыкновенная способность магнитов притягивать к себе предметы вызывала у меня удивление.
Мне захотелось выяснить, что же такое магнит, какие тайны хранит он в себе.
Цель работы: изучить свойства магнитов.
1) изучить литературу и сведения из интернета по данной теме;
2) узнать, где использует магниты человек;
3) узнать, как действует магнит и какие бывают магниты;
4) узнать, как выглядит магнитное поле;
5) провести опыты с магнитами
Гипотеза: Возможно, магнит притягивает предметы благодаря особым свойствам .
Методы исследования: работа с литературой, поиск информации в интернете,беседа, эксперимент, наблюдение, сравнение
1.1.Магниты и их свойства.
Что такое магнит? Магнит – это объект, сделанный из определённого материала, который создаёт магнитное поле.
Старинная легенда рассказывает о пастухе по имени Магнус. Он заметил, как его палка прилипла металлической частью к какому-то камню. Его именем и назвали новое открытие. По еще одной версии магнит с греческого переводится, как «камень из магнесии», от названия города Магнесия(в Малой Азии), возле которого были найдены залежи магнита. На многих языках мира слово «магнит» означает «любящий».
Таким образом, за много веков до нашей эры было известно, что некоторые каменные породы обладают свойством притягивать куски железа. Об этом упоминал в 6 веке донашей эры греческий физик и философ Фалес.
Постоянные магниты – это тела, длительное время сохраняющие намагниченность.
Основное свойство магнитов – притягивать тела из железа или его сплавов.
Постоянные магниты изготавливают из железа, стали, чугуна и других сплавов железа ( сильные магниты), а также из никеля, кобальта ( слабые магниты).
Искусственные магниты – это магниты созданные человеком из различных сплавов железа, кобальта и некоторых других добавок. Они могут удержать груз более чем 5000 раз превышающий их собственный вес.
Любой магнит имеет магнитное поле. Это поле взаимодействует с полями других магнитов.
Каждый магнит имеет один северный полюс и один южный полюс. Учёные условились, что линии магнитного поля выходят из «северного» конца магнита и входят в «южный конец магнита. Если взять кусок магнита и разломить его на два куска, каждый кусочек опять будет иметь «северный» и «южный» полюс. Одноимённые полюса магнитов отталкиваются, разноимённые – притягиваются.
Магниты могут действовать на расстоянии и притягивать железо через дерево, пластик, стекло.
1.2.Применение магнитов людьми.
О магнитах люди узнали давно и стали использовать его свойства в своих целях. Во всех отраслях жизни магнит – постоянный спутник.
В некоторых специальных поездах электромагниты используются вместо колес( поезда намагнитной подушке). Магнитная сила электромагнитов удерживает поезд над дорогой на высоте нескольких сантиметров и толкает его вперёд.
И в микрофонах, и в динамиках используются магниты для преобразования электрического сигнала в звук.
Магниты заставляют вращаться генераторы, которые производят электрический ток.
Притягивающая сила магнитов используется в заводских кранах, в портовых кранах.
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 отвертки специально намагничиваются для этой цели.
Магниты могут использоваться при обработке металлолома для отделения магнитных металлов (железа, стали и никеля) от немагнитных (алюминия, цветных сплавов и т. д.).
Магниты также широко используется в магнитной терапии, включая магнитные пояса, магнитныймассажер, коленомагниты, магнитные матрасы, магнитные браслеты и т.д.
Учитывая их способность противостоять силе тяжести на близком расстоянии, магниты часто используются в детских игрушках с забавными эффектами.
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 встречаются в сумках в виде вставленной внутрь закрывающей сумку кнопки намагниченной железной пластины; магниты также вшивают внутрь верхней одежды для закрывания клапана одежды элегантной, невидимой глазу застёжкой.
Есть они и в мебельных шкафах, для того, чтобы дверцы шкафа оставались закрытыми.
Используются они и в школе для крепления наглядных пособий на магнитной доске. Существуют и магнитные закладки, магнитные буквы, цифры.
Наверное, в каждом доме есть сувенирные магниты на холодильнике, которые люди привозят из своих путешествий.
Интересные факты о магнитах.
Царица Клеопатра, которую до сих пор считают красивейшей женщиной в истории мира, носила магнитные украшения, чтобы отсрочить старение.
Ученые считают, что птицы являются единственными существами, которые могут видеть магнитное поле Земли и эта сила помогает им в поиске своего дома при перелетах на большие расстояния.
Современная медицина использует магниты при лечении различных заболеваний.
Земля представляет собой гигантский магнит, на который и ориентируются стрелки компасов.
Чтобы магнит не растерял своих свойств, его нельзя сильно трясти, бить по нему молотком и сильно нагревать
Взяли магнит, скрепку, стакан с водой, пластмассовую и деревянную линейки. Пробовали притянуть магнитом скрепку через данные предметы. Скрепка притянулась.
Вывод: Магнит притягивает железо через воду, пластик, дерево, стекло.
К магниту подвесили скрепку, затем поднесли ещё одну. Оказалось, что верхняя скрепка примагнитила нижнюю. Нам удалось сделать цепочку из 4 скрепок.
Вывод: Магнит передаёт свои свойства железу.
Насыпали в миску манку и спрятали в неё скрепки. Мы водили над манкой магнитом и скрепки выпрыгивали из манки.
Вывод: Магнит притягивает железо на расстоянии.
Взяли 2 магнита, поворачивали их друг к другу разными сторонами. Заметили, что в одних случаях магниты притягиваются, а в других отталкиваются .
Вывод: Магнитные поля магнитов взаимодействуют между собой. Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются.
Взяли полосной и дугообразный магниты, положили на них листы бумаги. Сверху на листы насыпали железные опилки. Увидели, что опилки располагаются по особым линиям – это линии магнитного поля. В некоторых местах опилки топорщились, как ёжик – это полюса магнитов. Узоры на листах были разные.
Вывод: У магнита есть магнитное поле. Увидеть его можно с помощью железных опилок.
Мы взяли 7 иголок и намагнитили, вырезали из картона кружки диаметром 1,5 см, каждый кружок проткнули иголкой посередине, получились поплавки, в стеклянную миску налили воду. Опускали в воду поплавки поочерёдно. Увидели, что иголки- поплавки отходят на некоторое расстояние друг от друга и замирают. Это значит, что магнитные силы уравновешены. Добавляя по одному поплавку, каждый раз получается новые фигуры.
Вывод: Магнитные поля иголок уравновешены.
Намагнитили иголку и смазали её растительным маслом, налили в миску воды и опустили иголку на воду. Иголка, плавая по воде, показала одним концом на юг, другим – на север как компас. Взяли настоящий компас и сравнили, увидели, что иголка показывает то же направление, что и стрелка компаса.
Взяли 5 разных магнитов. Нарисовали на бумаге линию и положите на нее скрепку. Потихоньку пододвигали к этой линии каждый магнит по очереди. На каком-то расстоянии от линии скрепка в «скакала» и прилипала к магнитам. Отмечали эти расстояния на листе. Увидели, что одни магниты примагничивали скрепку с близкого расстояния, а другие – с дальнего. Это не зависело от размера магнита.
Вывод: У каждого магнита есть своё магнитное поле. У одних оно сильнее, у других слабее.
Из таблицы видно, что самый слабый магнит – полосной, а самый сильный – круглый от динамика.
Работая над этой темой, я поработал с энциклопедиями, интернетом и узнал много интересного о магнитах и их свойствах. Магниты притягиваются благодаря особым свойствам, таким образом, моя гипотеза подтвердилась.
Интересно было проводить опыты. Особенно мне запомнился опыт с железными опилками, благодаря которому удалось увидеть, как выглядит магнитное поле.
Мне очень понравилось побывать в кабинете физики и побеседовать с учителем Светланой Владимировной. Она ответила на все мои вопросы, показала, как работает электромагнит. Я с ним даже поработал!
В будущем я хочу продолжить изучение магнитов, ведь у них ещё много тайн. А также подробнее изучить электромагниты.
Список литературы и интернет-источников:
Занимательные эксперименты и опыты – М.:Айрис-пресс, 2013.
Что такое.Кто такой:В3т.Т2 – 3-е изд., перераб.и доп. – М:Педагогика-Пресс,1993
Из этой статьи вы узнаете: Что происходит с неодимовым магнитом, если его расплавить или разрезать пополам? Магнит крепче держится на другом магните или на стали? Ослабевает ли магнитная сила магнитов со временем? Влияет ли температура на магнитную силу магнитов? Может ли стекло быть магнитным? Могут ли магниты быть мягкими и гибкими? Есть ли резина, которая реагирует на магнит? Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день? Чувствительны ли живые существа к магнетизму? И многое другое.
Также в статье есть описание пяти экспериментов, которые позволят узнать, насколько сильно неодимовый магнит притягивает яблоко. Вы также узнаете, что произойдет с магнитом, когда вы приблизите к нему горящую свечу и как неодимовый магнит искажает изображение на ЭЛТ-мониторе.
Дальше смотрите ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы, а также несколько идей интересных экспериментов.
1) Что вызывает магнитное поле у магнита?
Распределение магнитного поля представлено линиями магнитной индукции. Линии индукции проходят от северного к южному магнитному полюсу магнита.
2) Почему магнит притягивает только предметы из железа, никеля и кобальта?
3) В яблоке есть железо. Так почему его не притягивает магнит?
Большинство живых организмов и продуктов питания также содержат определенное количество железа, но они не притягиваются магнитом. Почему? Это потому, что в них очень мало железа.
4) Что такое магнитомягкий и твердый материал?
Ферромагнитные вещества можно разделить на магнитомягкие и магнитотвердые, в зависимости от того, как они теряют или сохраняют свои магнитные свойства.
5) Почему в некоторые магнитные вещества добавляют кремний?
6) Что такое Гаусс и Тесла?
7 ) Какое самое сильное магнитное поле удалось создать на сегодняшний день?
Группа ученых из Токийского университета во главе с физиком Содзиро Такеяма создала чрезвычайно сильный электромагнит, который генерировал магнитное поле в 1200 тесла.
8 ) Магнит крепче держится на другом магните или на стали?
Многие спрашивают об этом. Однако однозначного ответа нет. Удерживающая сила зависит от нескольких факторов:
Если сталь достаточно большая, удерживающая сила между сильным магнитом и куском стального листа такая же, как для магнита с магнитом. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
Если кусок стального листа слишком маленький или тонкий, сила между магнитом и сталью меньше. Насколько большим должен быть кусок стали, чем размер магнита? Если вы используете неодимовый магнит размером 12 × 12 мм, то стальной лист должен быть 25 × 25 мм. Сила прижима неодимовых магнитов к стали. Сила прижима неодимовых магнитов к стали.
Если между сталью и магнитом есть зазор, то удерживающая сила между одним магнитом и другим больше, чем между магнитом и сталью.
9 ) Теряют ли магниты прочность, если они длительное время прикреплены к ферромагнитному материалу?
Неодимовые магниты обычно почти постоянно сохраняют магнетизм. Сила, необходимая для размагничивания магнита, называется коэрцитивной силой. Это способность постоянного магнита противостоять размагничиванию во внешнем магнитном поле.
Чем больше коэрцитивная сила магнита, тем лучше он выдерживает размагничивание как внешними, так и собственными магнитными полями и, следовательно, имеет меньшую тенденцию к ослаблению.
Магнитотвердые материалы, используемые для изготовления постоянных магнитов, представляют собой ферромагнитные вещества с высокой коэрцитивной силой. Если вы не подвергаете магниты воздействию высоких температур и других сильных магнитных полей, они будут намагничиваться годами.
10 ) Влияет ли температура на магнитную силу и что такое температура Кюри?
Да, температура влияет на магнитную силу. Температуру Кюри впервые описал французский физик Пьер Кюри, муж Марии Кюри-Склодовской. Какова температура Кюри некоторых материалов? Смотрите на таблицу ниже.
Что происходит с магнитом, если его нагреть выше критической температуры Кюри? Ферромагнитное вещество состоит из диполей, которые образуют небольшие магнитные домены (области). Если магнит намагничен, домены располагаются равномерно.
Например, если вы бросите магнит в огонь, ориентация магнитных доменов резко изменится. При хаотическом расположении доменов магнит теряет свои магнитные свойства.
Посмотрите в видео, как пламя свечи воздействует на кусок никелевой монеты:
1 1 ) Если я разрежу магнит, теоретически должны образоваться два отдельных магнита, которые будут притягиваться на режущей стороне. Это так?
Если вы разрежете стержневой магнит вдоль, вы получите два новых отдельных магнита. Когда вы разрезаете магнит перпендикулярно магнитной оси, магниты будут притягиваться, но если вы разрежете вдоль магнитной оси, обе части будут отталкиваться друг от друга.
1 2 ) Магниты работают в космосе?
Да. Космический вакуум содержит огромное количество пыли, газа, элементарных частиц и переплетен с электромагнитным излучением и магнитными полями. Электрические и магнитные силы в вакууме даже немного сильнее, чем в воздухе на Земле.
1 3 ) Что происходит с магнитом, если его расплавить?
Ферритовые магниты более термостойкие. Их экстремальная температура составляет 250 ° C. А тем более термостойкие самариево-кобальтовые магниты, выдерживающие температуру до 350 ° C.
1 4 ) Как можно заблокировать магнитную силу?
Магниты должны потерять свою магнитную силу, если вы подвергнете их воздействию чрезвычайно высоких температур в течение продолжительных периодов времени, например, когда вы бросите их в огонь. Однако есть так называемые диамагнитные вещества, которые ослабляют магнитное поле и в то же время слабо из него выдавливаются.
Посмотрите видео о диамагнитной левитации:
1 5 ) Что такое антимагнит?
До недавнего времени экранировать магнитное поле было невозможно. Только в 2011 году испанские ученые создали первый антимагнит.
По своей конструкции антимагнит состоит из нескольких слоев. Внутренний слой изготовлен из сверхпроводящего материала, который блокирует выход внутреннего магнитного поля, а также предотвращает проникновение внешнего магнитного поля. Остальные примерно десять слоев сделаны из специальных метаматериалов, предотвращающих взаимные помехи или изменения магнитных полей.
Чем может быть полезен антимагнит? Его можно использовать, например, у пациентов с кардиостимуляторами или слуховыми имплантатами, чтобы они могли проходить обследование с помощью медицинских устройств, генерирующих сильное магнитное поле. Это также поможет защитить корабли от мин, активируемых магнитом.
1 6 ) Что такое биполярный магнит?
1 7 ) Могут ли магниты быть мягкими и гибкими?
Магниты по своей природе твердые, потому что они изготавливаются из твердых материалов. Однако специалисты по производству резиновых уплотнений могут добавлять в силиконовый каучук магнитные частицы, которые в результате могут быть магнитными. Силиконовый каучук остается эластичным и гибким даже при очень низких температурах.
Это используется, например, производителями холодильников и морозильников, которые устанавливают его на двери. Резиновый уплотнитель, заполненный магнитными частицами, хорошо прилегает к плоской и округлой конструкции холодильника, благодаря чему в нее не проникает тепло.
Гибкие магниты также входят в состав магнитных игрушек. Вы можете знать магнитный слайм как игрушку для детей. Изучите дом, может быть, вы найдете резиновые магниты где-нибудь еще.
18 ) Как работает магнитная доска для рисования?
Частью магнитной доски для рисования является магнитный карандаш, которым вы рисуете на доске.
Как работает магнитный стол? Магнитный стол для детей состоит из ячеек, заполненных белой вязкой эмульсией (несжимаемая жидкость с высоким внутренним трением) и железных опилок.
Как удалить нарисованное изображение? Движущаяся магнитная полоса используется для удаления изображения. Вы можете свободно перемещать полосу и удалять только часть рисунка или все изображение. Если не удалить рисунок, он останется на столе несколько лет, пока жидкость не высохнет.
Посмотрите, как работает магнитный стол, на видео:
1 9 ) Является ли свинец магнитным и что такое диамагнетизм?
Посмотрите видео, чтобы увидеть, как пиролитический графит и висмут реагируют на сильный неодимовый магнит :
21 ) Может ли стекло быть магнитным?
Стеклодувы в Богемии производили урановое стекло в основном во второй половине 19 века, а также в 20 веке. Бум пришел с началом холодной войны, когда уран был легко доступен. Но с его окончанием производство уранового стекла резко упало.
Достаточно чувствительный счетчик Гейгера может обнаруживать небольшую степень излучения в урановом стекле с более высокой долей урана. Но большинство кусков уранового стекла эксперты считают безвредными и лишь незначительно радиоактивными.
22) Можно ли зарядить или «перезарядить» постоянный магнит?
23) Что такое поле Хальбаха?
В коротком видео ниже вы увидите, как одна сторона набора постоянных магнитов, расположенных в соответствии с полем Хальбаха, магнитно намного сильнее, чем другая.
Затем солнечные панели проводят электричество к катушке. Эта катушка с электромагнитными свойствами становится магнитной и притягивается к постоянному магниту в основании.
Благодаря этому ротор многократно вращается, и таким образом отдельные панели чередуются. Скорость вращения ротора зависит от интенсивности падающего света. Чем ярче свет, тем быстрее он будет вращаться.
Чтобы лучше понять, посмотрите видео:
25) Что такое супердиамагнетизм?
Сверхпроводящие магниты используются, например, в парящих поездах на магнитной подвеске, где они встраиваются в нижнюю часть шасси поезда.
Кубический магнит, парящий над сверхпроводящим материалом
Поезд на магнитной подвеске
26) Чувствительны ли живые существа к магнетизму?
Да, некоторые животные чувствительны к магнетизму. Они воспринимают силовые линии, проходящие между магнитными полюсами Земли, и в результате ориентируются в своих долгих путешествиях.
Исследователи полагают, что голуби и перелетные птицы используют микроскопические частицы магнетита в своей голове, чтобы ориентироваться, а также криптохромы в глазах птиц.
Криптохромы в сетчатке глаза также помогают осьминогам ориентироваться. Исследователи также обнаружили частицы магнетита у бактерий, лосося, морских черепах, дельфинов, полевок и некоторых млекопитающих.
27) Что такое Курская магнитная аномалия?
Магнитная аномалия вызвана аномальной концентрацией железосодержащих минералов. Одной из таких аномалий является Курская магнитная аномалия в России. Это территория с огромными залежами железной руды и крупнейшая магнитная аномалия на Земле.
Курская магнитная аномалия
Другими известными аномалиями являются, например, магнитная аномалия Банги в Центральной Африке или магнитная аномалия Тигами в Канаде.
28) Есть ли магнитные океаны?
Согласно теории ученых, соленая вода, которая постоянно течет с приливами, создает электрический ток по всей планете. И этот электрический ток притягивает магнитное поле глубоко под земной корой.
5 интересных экспериментов с магнитами
Эксперимент 1. Притягивает ли неодимовый магнит яблоко?
Поставьте банки из-под лимонада или пива друг на друга и положите на них деревянную палочку. Вы можете использовать, например, китайские палочки для еды, которые вы склеиваете.
Соедините два яблока китайской палочкой и повесьте их веревкой на палочке на подставке. Как вы можете видеть на видео ниже. Затем медленно поднесите сверхсильный неодимовый магнит ближе к яблокам, и яблоки начнут медленно двигаться.
Как может яблоко реагировать на магнит? Яблоко содержит небольшое количество железа и поэтому притягивается сильной магнитной силой. Что произойдет, если вы поместите яблоко между двумя сильными магнитами и уроните магниты друг на друга?
Используйте решетку для банок с первой попытки и добавьте другую банку посередине. Поместите сверху плоскую палочку и неодимовый магнитный диск.
Подготовьте 4 монеты, содержащие железо и поместите их друг на друга в вертикальном положении. Что случится? Из-за сильного магнитного поля между сильным магнитом монеты начинают левитировать и вращаться.
Сильный магнит удержит много монет, но сколько? Используйте подставку с магнитом из предыдущего эксперимента и приготовьте несколько монет. Прикрепите первую монету к магниту и постепенно подхватите под себя остальные. Подсчитайте, насколько неодимовый магнит удержит монеты под собой.
Наденьте неодимовый диск на гвоздь и прикрепите его к тискам. Зажгите свечу и нагрейте магнит пламенем. Что теперь происходит с магнитом? Температура пламени свечи составляет около 1000 ° C, этого достаточно, чтобы магнит потерял свои магнитные свойства после нагрева.
Если вы подвергнете неодимовый магнит воздействию температур выше 80 градусов Цельсия в течение длительного времени, его магнитная сила ослабнет.
При таких температурах кристаллическая решетка разрушается, и магнит ослабевает. Если, например, бросить неодимовый магнит в огонь, он потеряет свою магнитную силу.
Предупреждение: эксперименты и игры с сильными неодимовыми магнитами могут быть опасными, остерегайтесь риска травм.