Тайны магнита

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Городская научно-практическая конференция

обучающихся 3-4 классов

«Планета эрудитов»

Тайны магнита.

Окружающий мир

г. Дзержинск

2022 г.

Оглавление

Введение                                                                                             3

1.     Что такое магнит                                                                      4

2.     Как устроен магнит                                                                  5

3.     Свойства магнита                                                                     6

4.     Применение магнитов                                                              8

Заключение                                                                                        9 

Практическое применение                                                              9                                                                             

Список литературы                                                                        10

Приложения                                                                                     11

Введение

У меня есть много разных магнитов. Они есть в конструкторах, инструментах, игрушках и играх, деталях разных приборов и механизмов. Магниты разные по форме, размеру, весу, цвету. Интересно с ними играть, делать различные опыты и эксперименты. Я заметил, что магниты притягиваются только к определенным материалам и между собой с разной силой. Мне стало интересно узнать, что эта за сила, от чего она зависит, где применяется магнит в жизни.

Цель: изучить природу магнита и его свойства.

Задачи: узнать, что такое магнит и его сила, изучить его свойства, как он влияет на предметы, как его используют в жизни.

Гипотеза: магнит и его сила притягивать предметы являются природными явлением. Магнит действует на предметы по-разному.

Методы исследования: опыты, наблюдения, сравнения, поиск информации в литературе и интернете.

Что такое магнит.

Для начала нужно узнать, что такое магнит и из чего он состоит. Я предположил, что магнит – это материал способный притягивать к себе некоторые металлические предметы.

В справочниках, книгах и учебнике по физике есть много информации. Из них я узнал, что в природе магниты встречаются в виде кусков камня - магнитного железняка (магнетита). Он может притягивать к себе другие такие же камни и некоторые виды металлов. Кусочки магнетита называют естественными магнитами. Магнит – это тело, обладающее способностью притягивать железные и стальные предметы.

Слово «магнит» ввели в обиход древние греки в V в. до н.э. Первые образцы этих необычных «черных камней» были найдены вблизи города Магнесу. Магнетит — это железорудный минерал черного цвета, оксид железа Fe₃O₄, который имеет природные магнитные свойства.

Моя гипотеза оказалась верной - магнит и способность притягивать предметы являются природными явлением. Тогда почему магниты по-разному притягивают к себе предметы? Возможно из-за их состава.

Оказалось, что магниты бывают естественными и искусственными. Естественные магниты вытачивают из кусков магнитного железняка. Но магнетиты имеют довольно слабые магнитные свойства. Поэтому изобрели искусственный магнит. Исходными материалами для этого служат сплавы на основе металлов: железа Fe, никеля Ni, кобальта Co, неодима Nd, самария Sm. Заготовки из этих сплавов получают литьем, прессованием или спеканием. Затем они помещаются в очень сильное однородное магнитное поле, создаваемое электромагнитами. В результате заготовки сильно намагничиваются и становятся самостоятельными постоянными магнитами.

Постоянный магнит — это твердый предмет, который способен долгое время сохранять состояние намагниченности и имеет собственное магнитное поле. Магнитное поле - это пространство вокруг магнита, в котором действуют магнитные силы. Магнитная сила – сила, с которой предметы притягиваются к магниту.

Получается, что магнит имеет магнитное поле, в котором действует магнитная сила, способная притягивать предметы.

Чтобы это проверить, я взял магниты и несколько скрепок. Скрепки друг к другу не магнитятся. Когда магнит был далеко от скрепок, то они лежали спокойно. Когда я поднес магнит поближе к скрепкам, они сразу пришли в движение и прилипли к магниту. Я также заметил, что это расстояние отличается у разных магнитов. Один магнит притянул скрепку издалека и быстро, а другой на очень близком расстоянии и медленнее (рис.1). Значит сила и магнитное поле у них различные.

Я насыпал металлические опилки на лист бумаги. Положил этот лист на магнит. Опилки переместились, образуя интересный узор (рис.2). Металлические опилки располагаются вокруг магнита по линиям, которые показывают нам зону активности магнита, т.е. магнитное поле.

Вывод: у магнита есть магнитное поле и магнитная сила, которая зависит от вида и размера магнита.

Как устроен магнит?

Мне стало интересно, почему сплав металла после намагничивания становится магнитом. До намагничивания к сплаву ничего не притягивается, но стоит его намагнитить, как он превращается в магнит. Значит в металле есть крошечные частички, которые принимают свойства магнита.

Я провел опыт (рис.3): ножницы, монету и булавки. Они не магнитились друг к другу и к другим металлам. Поднес к ним магнит и подержал несколько минут. Ножницы притянули монету и булавки, держали их некоторое время. Булавки после намагничивания стали магнититься друг к другу и долго сохраняли это свойство. Намагниченная монета быстро утратила эти свойства.

Вывод: магнит можно сделать из металла и намагничивание зависит состава сплава металла.

Магниты состоят из миллионов молекул, объединенных в группы, которые называются доменами. Железо имеет множество доменов, которые можно сориентировать в одном направлении, то есть намагнитить. Во время воздействия магнитного поля, намагниченные частицы направляются в одну сторону. Так выравнивается полярность будущего магнита.

Получается, что в железе домены располагаются хаотично, как попало. А вот когда железо намагничивают, все его домены поворачиваются, словно миниатюрные магнитные стрелочки, и начинают смотреть своими северными полюсами в одну сторону, южными в другую. Магнит, пообщавшись с железом наводит среди доменов порядок и превращает его в магнит.

Оказывается, у магнита есть полярность: северный и южный полюс. Есть магниты, окрашенные в сине-красный цвет, которые обозначают полюса. Я знаю, что есть южный и северный полюс Земли и компас показывает их направление.

А если намагнитить металл, то он тоже будет иметь полярность и покажет направление как компас? Необходимо проверить.

Я взял иголку, вставил ее в пробку и отпустил в тарелку с водой. Иголка свободно плавала. Я ее высушил и провел несколько раз по одному концу магнитом. Опустил иголку в воду (рис.4). Она повернулась и замерла. Когда я ее покрутил в воде, она вернулась в исходное положение. Поворот тарелки тоже не повлиял на ее направление. Я сравнил направление иголки и стрелки компаса, они совпадали.

Вывод: намагниченная иголка приобрела северный и южный полюса.

Еще я заметил, что к концам магнита-подковы хорошо притягиваются предметы (особенно булавки, скрепки и опилки), а к середине почти не пристают (рис.5). Из учебника по физике я узнал, что: «Те части поверхности магнита, в которых притяжение железных предметов проявляется заметным образом, называют полюсными областями, полюсами магнита, а та часть поверхности магнита, в которой силы притяжения не обнаруживаются или очень слабы, называется нейтральной областью, или нейтральной зоной магнита (5, 290).

Свойства магнита

Проведем несколько опытов и понаблюдаем за свойствами магнита.

Я знаю, что магнит притягивает металл. Проверим все ли металлы он притягивает и как влияет на другие материалы.

Притянулись к магниту: гвозди, шурупы и болты, батарейки, желтые монеты (10рублей), металлическая линейка, ножницы, иголки, отвертки, динамик, ключи от домофона и замка, кнопки, чугунная и стальная сковородка, медали с соревнований.

Не притянулись: пяти рублевая монета, золотая и серебряная цепочки, алюминиевая сковорода, медная проволока, аккумулятор телефона, пластмассовая и деревянная линейки, ластик, бумага, ткань, вата, мел, стеклянный стакан.

Вывод: не все материалы испытывает притяжение магнита, магнит имеет способность притягивать некоторые виды металлов.

К магниту подвесил одну монету, потом к первой аккуратно поднес вторую. Монета удержалась и не упала. Ко второй приложил третью, она тоже держится. Получилась цепочка из монет (рис.6), которая держалась силами магнитного притяжения. Когда магнит убрал от первой монеты, то цепочка рассыпалась.

Вывод: первая монета, побывав в магнитном поле магнита, сама стала магнитом и передала это свойство следующей. При удалении источника магнитного поля, монета стала терять эти свойства и не удержала вес других монет.

Как магнитное поле влияет на металлические предметы через другие материалы.

Я взял стеклянную тарелку с водой, отпустил в нее скрепку. Поднес к стеклянной стенке магнит. Скрепка притянулась к магниту и следовала за ним вдоль стенки (рис.7).

Я насыпал в тарелку металлические опилки и стал подносить магнит ко дну тарелки. Опилки стали двигаться, стали похожи на иголки ежика (рис.8).

Вывод: магнитная сила действует сквозь стекло и воду.

Проверю как магниты взаимодействуют между собой. Я взял несколько магнитов и стал соединять между собой. Одними сторонами они притягивались, а другими не могли соединиться, отталкивались друг от друга, стараясь повернуться другой стороной. К магниту-подкове тоже по-разному притягивались. Я поднес магнит-подкову к компасу из иголки. Конец иголки от одного полюса отклонялось (рис. 9), уплывало, а к другому притягивалось (рис. 10).

Вывод: противоположные полюса притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Когда я убирал булавки после опытов, то случайно положил их в баночку с металлическими опилками, часть опилок сразу к ним пристала. Пинцетом достал булавки. Булавки и опилки прилипли к пинцету образуя интересный узор (рис. 11). Опилки тоже намагнитились. Удивительно, ведь пинцет не взаимодействовал с магнитом. Я снял булавки и рассматривал опилки на них, много прилипло на концах и почти не прилипло в середине (рис. 12). Так я увидел полюса и нейтральную зону намагниченной булавки.

Вывод: намагниченный предмет передал свои магнитные свойства другому.

Применение магнитов

Магниты широко используют и применяют в различных сферах жизни.

В компасе используют магнитную стрелку для ориентирования.

В медицине для обследования и лечения больных - приборы для МРТ (магнитно-резонансные томографы), медицинский магнитный инструмент. Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах.

В компьютерной и бытовой технике: микрофоны, громкоговорители, динамики, запись и хранение информации - записывающие головки, винчестеры, DVD-приводы, диски, магнитные ленты.

В промышленности широко используют электромагниты. Магниты есть в турбинах, железоотделителях, генераторах, трансформаторах, измерительных приборах, станках и пультах управления. Магниты помогают поднимать и удерживать тяжелые грузы, находить металлические предметы под землей и в существующих конструкциях зданий.

В транспорте и электроинструментах: датчики, запорные устройства, преобразователи электромеханические, электродвигатели.

В магазинах используют магниты, чтобы товар не могли вынести без оплаты.

В сельском хозяйстве магнит используют для очистки культурных семян от мусора.

В быту также много различных магнитов - магнитные держатели, зажимы, магниты на холодильник, уплотнительная резинка на дверках холодильника, застежки для одежды и сумок, мебельные фиксаторы, держатели для ножей и инструментов, детская магнитная доска для рисования, игрушки и магнитные конструкторы, инструменты, ключи от домофона, пластиковые карты банков и магазинов.

Заключение

На основании своего исследования я сделал несколько выводов:

Магниты обладают способностью притягивать предметы из железа и некоторых других металлов.

У магнита есть магнитное поле, магнитная сила и полюса.

Размер, форма, материал магнита влияют на его силу.

Магнитная сила проходит через предметы и материалы.

Магниты могут притягивать и отталкивать предметы.

Таким образом, подтвердилась моя гипотеза, что способность магнита притягивать предметы - это природное явление.

В ходе работы я обогатил свои знания по физике о свойствах магнита.

Работая с разными информационными источниками, я узнал много нового и расширил знания по интересующему меня вопросу. Я планирую продолжить работу по данной теме и мне бы хотелось побеседовать с физиком нашей школы Богачевой Е.В.

Практическое применение

Полученными знаниями по данной теме, я поделился с одноклассниками, выступил на классном часе и раздал буклеты с полезной информацией по применению магнитов в быту. Предлагаю и вам ознакомиться с этим буклетом (приложение 2).

Список литературы

1.     Большая книга научных опытов для детей и взрослых / М.А. Яковлева, С.В. Болушевский. - М.: Эксмо, 2012. – 280 с.: ил. – (Опыты для детей и взрослых).

2.     Большая энциклопедия знаний. / Перевод с немецкого Л.С. Беловой,  Е.В. Черныш. – М.: Эксмо, 2014. – 344с.

3.     Здравствуй, физика! Л.Я. Гальперштейн, М., «Дет. Лит.», 1973., 207 с. с ил.

4.     Почему Земля – магнит? / М. Константиновский; худож. О. Левенок. – Москва: Издательство АСТ, 2016. – 44с. – (Почемучкины книжки).

5.     Элементарный учебник физики / под редакцией Г. С. Ландсберга / Том II Электричество и магнетизм. М., 1971г., 528 стр. с илл.