Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Волшебство магнита

Научный руководитель
Физика
26.11.2023
525
Поделиться
Библиографическое описание
Павлов, М. И. Волшебство магнита / М. И. Павлов, Л. И. Шмурьева. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2023. — № 11 (74). — С. 96-100. — URL: https://moluch.ru/young/archive/74/3982/.


Трудно себе представить современного человека, который никогда бы не использовал магнит. Нас окружают множество магнитов. Магниты есть в каждом доме. Это чудо используют везде: в технике, мебели, одежде, игрушках. Даже наша планета является одним огромным магнитом. Возможности магнита поражают воображение и вызывают желание экспериментировать. Цель исследования — выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства. При этом были использованы такие методы как: поиск и изучение информации, наблюдение и опыты, анализ данных, обобщение.

В ходе исследования были определены факторы, которые могут говорить о том, что магнит уникальная вещь, без которой практически невозможно обойтись в современном мире.

Обобщая результаты исследования, можно сделать вывод, что выдвинутая гипотеза о том, что форма магнита влияет на его свойства, подтвердилась. В результате исследования была реализована цель данной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

Материалы данного исследования подходят для расширения знаний о свойствах магнита. А также могут послужить началом для дальнейшего и более глубокого изучения свойств магнита и применение его в быту или использование в промышленности.

Ключевые слова: магнит, магнетизм, магнетит, электромагнит.

Введение

Трудно себе представить современного человека, который никогда бы не использовал магнит. Нас окружают множество магнитов. Магниты есть в каждом доме. Это чудо используют везде: в технике, мебели, одежде, игрушках. Даже наша планета является одним огромным магнитом. Возможности магнита поражают воображение и вызывают желание экспериментировать.

Актуальность исследования заключается в том, что материалы нашего исследования помогут многим людям расширить знания о свойствах магнита для использования его в быту.

Цель проектной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

Объект исследования: Магниты разной формы.

Предмет исследования: Свойства магнитов разной формы.

Гипотеза: я предположил, что форма магнита влияет на его свойства.

Для достижения цели исследования и подтверждения гипотезы проекта необходимо решить следующие задачи исследования:

  1. Ознакомиться с литературой по данному вопросу.
  2. Подобрать метод исследования.
  3. Провести эксперимент.
  4. Сделать выводы.

Методы исследования:

Поиск и изучение информации.

Наблюдение и опыты.

Анализ данных.

Обобщение.

  1. Обзор литературы и определение теоретической базы исследования

Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно.

Сила, которой обладает магнит, называется магнетизм. Вызывается она магнитными полями [1].

Магнитное поле — это невидимая глазу область вокруг магнита, внутри которой ощущается воздействие магнита на внешние объекты.

Магнитная сила — сила, с которой предметы притягиваются к магниту.

Магнит — это тело, обладающее собственным магнитным полем. Он способен притягивать предметы из железа и его сплавов, а также притягивать или отталкивать любой другой магнит. Магниты, подвешенные на веревке, всегда указывают в направлении север-юг. Магнит всегда имеет пару магнитных полюсов, которые нельзя разделить. Их часто называют «северным полюсом» и «южным полюсом». Одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные полюса притягиваются [2].

С открытием магнита связано немало легенд.

Одна из них рассказывает о пастухе по имени Магнус (у Льва Толстого в рассказе для детей «Магнит» этого пастуха зовут Магнис). Он обнаружил однажды, что железный наконечник его палки и гвозди сапог притягиваются к чёрному камню. Этот камень стали называть «камнем Магнуса» или просто «магнитом», по названию местности, где добывали железную руду (холмы Магнезии в Малой Азии).

По другой легенде магнит открыли древние греки более двух тысяч лет тому назад и назвали его так в честь древнего турецкого города Магнесия (теперь это турецкий город Маниса), где этот минерал нашли.

«Официально» открытие магнетизма принадлежит греческому ученому Фалесу из Милета, который в V в. до н. э. впервые пытался объяснить невидимую силу магнитного железняка: «У магнита жизнь находится внутри, потому что она движет железо».

Магнитом его называли вплоть до средних веков, затем появилось название магнитный железняк, а в 1845 году — современное название — магнетит [3].

Кусочки магнетита называют естественными (природными) магнитами.

Магнетит — минерал, который входит в состав железной руды, у него металлический блеск, обычно образует красивые кристаллы, а также может встречаться в россыпях.

Очень красивые кристаллы происходят из Швейцарии. Самые крупные месторождения находятся в Норвегии, России (Урал, Курская магнитная аномалия), США (горы Адирондак, Магнет-Коув и т. д.), на Украине (Криворожский бассейн). Добывается магнетит и в Германии, Румынии, ЮАР.

Со временем люди научились изготавливать магниты искусственным путем и сделали их более мощными, и тогда они стали незаменимым элементом в промышленном производстве [4].

Они бывают трёх видов:

— постоянные магниты;

— временные магниты;

— электромагниты.

Постоянные магниты, изготовляют из «магнитно-твердых» материалов. Их магнитные свойства не связаны с использованием внешних источников тока.

Временные магниты — это магниты, которые действуют как постоянные магниты только тогда, когда находятся в сильном магнитном поле, и теряют свой магнетизм, когда магнитное поле исчезает. В качестве примера можно привести скрепки и гвозди, а также другие изделия из «мягкого» железа.

Электромагниты представляют собой металлический сердечник с индукционной катушкой, по которой проходит электрический ток [5].

Искусственные магниты могут быть сделаны в любых вообразимых формах: в виде диска, кольца, цилиндра, сегмента, параллелепипеда, т. е. любой разумной геометрической фигуры.

Несмотря на то, что удивительные свойства магнитов известны давно человечеству, активно их применять начали сравнительно недавно: менее двухсот лет назад.

Современный мир уже невозможно представить себе без магнитов. Их применяют в самых разных областях промышленности. Множество изобретений основано на магнитных свойствах. Очень ценным и может быть самым ранним изобретением для человечества стал магнитный компас. (В Древнем Китае самое простое устройство появилось в 3 веке до н. э.) [6].

В современном мире магниты везде: телефоны, компьютеры, наушники, банковские карты.

В спец, технике они помогают поднимать тяжёлые грузы на заводах, при строительстве и ремонте, в т. ч. подводных сооружений.

Магнитные игры (например: магнитные пазлы, магнитный футбол, шашки и шахматы, магнитные доски и конструкторы.)

Самые быстрые в мире поезда — магнитно-левитирующие. Они в прямом смысле словно летят над рельсом. Прокатиться на таком можно в Китае, Японии, Германии и Южной Корее.

В медицине магнитные свойства тоже широко используются. Изобретено множество приборов. Например: МРТ- магнитный томограф, который буквально „ видит» человека изнутри.

Земля и Солнце — это огромные магниты, вокруг которого образуется магнитное поле. Вся живая природа: растения, животные, люди испытывают на себе воздействие ее магнетизма, который нужен всему земному, как вода, воздух, пища или солнечный свет [7].

2. Практическое исследование свойств магнитов различных форм

2.1 Описание методики и процедура исследования

С целью выяснения влияния формы магнита на его свойства было проведено наблюдение и опыты. Опыты проводились в домашних условиях, при соблюдении техники безопасности и в присутствии взрослых [8].

Магниты изготавливают различных форм и размеров. Для нашего исследования мы выбрали три вида: «подкова», «брусок», «кольцо». Причем, магнит в форме кольца имел меньший размер. Для чистоты эксперимента мы использовали магниты, состоящие из одинакового сплава.

1-й эксперимент. Притяжение.

Мы разложили в три коробки различные металлические предметы: гвозди, кнопки, монеты (номиналом в 1 рубль) по группам. Приложение 1.

Затем подносили по очереди магниты к разным коробкам, так что бы магниты взаимодействовали с предметами двумя сторонами. Затем подсчитали, сколько однотипных предметов сможет поднять каждый магнит. Полученный результат поместили в таблицу 1.

Таблица 1

Тип магнита

Гвозди

Монеты

Кнопки

Поднято предметов

Кольцо

37

12

38

87

Подкова

15

5

25

45

Брусок

15

5

25

45

В результате было установлено, что магниты в форме бруска и подковы притянули одинаковое количество предметов. А магнит в форме кольца в два раза больше.

2-й эксперимент. Магнитное поле.

Для этого опыта, кроме наших магнитов, мы взяли ёмкость с металлическим порошком. Металлический порошок — это мелкие частицы минерала «Магнитный железняк».

Поочерёдно подносили каждый магнит к ёмкости, прижимая разными сторонами.

Полученный результат поместили в таблицу 2.

Таблица 2

Тип магнита

Результат

Примечание

Кольцо

Форма кольца

Притягивает весь магнит

Подкова

Два круга

Притягивают только концы

Брусок

Один круг

Притягивают только концы

В итоге стало понятно, что разные формы магнита по — разному притягивают порошок. Это происходит от действия магнитного поля вокруг магнитов.

3-й эксперимент. Электромоторчик.

С помощью интернета и необходимых инструментов и деталей, мы соорудили магнитный электромоторчик, который работает от двух батареек. В его состав входит: две деревянные палочки, вилочки, отсек для батареек, кольцо из проволоки, магнит, подставка из пенопласта. Под воздействием магнита кольцо из проволоки начинает крутиться. Затем мы по очереди подносили наши магниты к механизму. Мы заметили, что от магнита в форме кольца проволока крутится лучше. А брусок и подкову нужно подносить так, чтобы на проволоку были направлены концы магнита.

2.2 Выводы и использование результатов

После проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

Во-первых, магниты разных форм могут притягивать, как равное количество предметов, так и разное. Причем магнит меньшего размера может притянуть больше предметов, чем магнит большего размера.

Во-вторых, магниты разной формы различаются действием своего магнитного поля.

И в-третьих, для выбора формы магнита при использовании в быту нужно учитывать силу его магнитного поля.

Материалы данного исследования подойдут для использования в научной сфере. Например, для расширения знаний о свойствах магнита учащихся.

Помимо этого, результаты нашего исследования можно применить при изготовлении некоторых приборов в домашних условиях. Мы выяснили, что самостоятельно можно изготовить такие предметы, как электромагнит, компас, различные магнитные игры и игрушки и многое другое. Например, при самостоятельном изготовлении компаса необходим магнит в форме бруска. При изготовлении игрушек и игр важно подобрать такую форму магнита, которая обеспечит необходимое притяжение с нужным предметом. Электромагнит так же имеет свои виды, необходимые для изменения свойства притяжения.

Хочется отметить, что изучение магнита является очень познавательным и увлекательным делом и вызывает желание продолжать изучение его свойств, в первую очередь для применения в быту и использовании в промышленности. Именно все вышеперечисленные факторы могут говорить о том, что магнит уникальная вещь, без которой практически невозможно обойтись в современном мире.

Заключение

Обобщая результаты исследования, можно сделать вывод, что наша гипотеза о том, что форма магнита влияет на его свойства, подтвердилась. В результате исследования была реализована цель данной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

В ходе исследования были реализованы и задачи данной работы:

  1. Ознакомиться с литературой по данному вопросу.
  2. Подобрать метод исследования.
  3. Провести эксперимент.
  4. Сделать выводы.

Проанализировав результаты проделанной работы, я сделал вывод о том, что данные материалы подходят для расширения знаний о свойствах магнита. Также они могут послужить началом для дальнейшего и более глубокого изучения свойств магнита, возможностей применения его в быту или использования в промышленности.

Приложение 1

F:\Все с флешки\Проект магниты\фото\DSC_0116.JPG F:\Все с флешки\Проект магниты\фото\DSC_0117.JPG

F:\Все с флешки\Проект магниты\фото\DSC_0127.JPG

F:\Все с флешки\Проект магниты\фото\DSC_0120.JPG F:\Все с флешки\Проект магниты\фото\DSC_0121.JPG

Литература:

  1. Л. Г. Касьяненко, А. Н. Пушков. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
  2. Плетнев С. В. Магнитное поле, свойства, применение: Научное и учебно-методическое справочное пособие. — СПб.: Гуманистика, 2004.— 624 с.
  3. Карцев В. П. Путешествие в мир магнитов: [для ст. школ. возраста] /В. П. Карцев; ил. Е. В. Станиковой. — М.: Просвещение, 2008. — 160 с.: ил.
  4. Постоянные магниты: Справочник/Альтман А. Б., П 63 Герберг А. Н., Гладышев П. А. и др,; Под ред. Ю. М. Пятина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1980. — 488 с., ил.
  5. Сливинская Л. Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное пособие для студентов вузов. М., «Энергия», 1972. 248 с. с ил.
  6. Я познаю мир:Дет. энцикл.: Физика/Сост., худож. А. А. Леонович; Под общ. ред. О. Г. Хинн,— М.: ООО «Издательство АСТ- ЛТД», 1998.- 480 с.
  7. Пер. с англ. Комиссарова Е. В., Жукова В. А., Степанцовой Е. А., Новиковой Н. В. Большая энциклопедия «почемучек» / Е. В. Комиссарова, В. А. Жукова, Е. А. Степанцовой, Н. В. Новиковой. — М.: ООО «Издательство «РОСМЭН-ПРЕСС», 2003. — 200 с.
  8. Ди Специо, М. Занимательные опыты: электричество и магнетизм / Майкл Ди Специо; пер. с англ. М. Заболотских, А, Расторгуева. — М.: ACT: Астрель, 2008. — 160 с.: ил.
  9. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы: Учебник для студ. вузов по спец. «Полупроводники и диэлектрики». — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш, шк., 1986. — 352 с.: ил.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
магнит
магнетизм
магнетит
электромагнит

Молодой учёный