IV ГОРОДСКАЯ МЕЖШКОЛЬНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«Я - ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

Секция «Физика»

Тема:

«Причины использования магнитов в жизни человека»

Выполнил:

ученик 7 «б» класса

Цепаев Валерий

МБОУ Гимназия №133

г.о. Самара

Научный руководитель:

Яковлева Ирина Георгиевна

учитель физики

Самара, 2013 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение стр. 2

2. Причины использования магнитов в жизни человека стр. 3

2.1 История изучения магнита стр. 3

2.2 Природа магнита и магнитной силы стр. 4

3. Использование магнитов в жизни человека стр. 9

3.1 Компас - яркий пример применения свойств магнита стр. 9

3.2 Использование магнита стр. 11

4. Заключение стр. 15

5. Список литературы стр. 16

1. Введение

На день рождения папа подарил мне компас. Мы с ним использовали компас для ориентирования во время походов в лес. Меня очень заинтересовал этот прибор. Я решил научиться пользоваться им.

Применяя компас, при ориентировании в лесу и изучая его устройство, я часто стал задавать себе вопрос: какое явление стало основой появления такого прибора как компас? Почему магнитная стрелка металлическая, а не деревянная, стеклянная или пластмассовая? Чтобы ответить на эти вопросы я решил изучить природу данного явления.

Слова магнит, магнитное поле, электромагнит нам известны с детства. Мы привыкли к магниту и относимся к нему чуточку снисходительно, порой даже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас. В наших квартирах десятки магнитов: в электробритвах, динамиках, магнитофонах, в часах, в банках с гвоздями, наконец. Сами мы - тоже магниты: биотоки, текущие в нас, рождают вокруг нас причудливый узор магнитных силовых линий. Земля, на которой мы живём, - гигантский магнит.

Гипотеза исследования: вокруг нас существует явление, ставшее основой создания компаса.

Актуальность работы: заключается в том, что применение магнитов имеет большое значение в жизни человека.

Объект изучения: магнит.

Предмет изучения: свойства магнитов.

Цель работы: выяснить, какими свойствами обладают магниты и как их используют люди.

Задачи:

• Выяснить, что такое магнит и магнитная сила.

• Узнать, какими свойствами обладают магниты.

• Выяснить, каким образом люди используют магниты в жизни.

• Сделать вывод по результатам работы.

Методы исследования:

1. Изучение информации по данному вопросу в справочной литературе, интернете.

2. Выделение и синтез главных компонентов;

3. Практические опыты для изучения свойств магнита.

4. Проведение опроса среди учащихся 7-х классов.

Новизна работы: состоит в возможности научиться чему-то новому...

Практическая значимость работы состоит в том, что она может быть использована школьниками для повышения образовательного уровня.

2. Причины использования магнитов в жизни человека

2.1 История изучения магнита

По-видимому, слово «магнит» происходит от названия провинции Магнезия (в Греции), жителей которой звали магнетами. Так утверждал Тит Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей». О магните в той или иной связи писали до нашей эры Пифагор, Гиппократ, Платон, Эпикур, Аристотель и Лукреций и т.д.

В 1269 г. Пьер Перегрин из Марикурта написал книгу «Письма о магните», в которой собрал много сведений о магните, накопившихся до него и открытых им лично. Перегрин впервые говорит о полюсах магнитов, о притяжении разноименных полюсов и отталкивании одноименных, об изготовлении искусственных магнитов путем натирания железа естественным природным магнитом, о проникновении магнитных сил через стекло и воду, о компасе.

В 1600 г. вышла книга «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов» английского врача Вильяма Гильберта из Колчестера. Гилберт открыл, что при нагревании магнита выше некоторой температуры его магнитные свойства исчезают, что, когда приближают к одному полюсу магнита кусок железа, другой полюс начинает притягивать сильнее. Гильберт также открыл, что предметы из мягкого железа, в течение долгого времени лежащие неподвижно, приобретают намагниченность в направлении север - юг. Процесс намагничивания ускоряется, если по железу постукивать молотком.

Гильберт многое сделал и открыл. Но... Гильберт почти ничего не смог объяснить.

Смогу ли я самостоятельно провести подобные опыты и объяснить результат?

2. Природа магнита и магнитной силы

Магнит - это тело, способное притягивать железо, сталь, никель и некоторые другие металлы.

Магниты бывают естественными и искусственными. Естественные магниты вытачивают из кусков магнитного железняка. Искусственные магниты можно получить, натирая куском магнитного железняка в одном направлении железные бруски или просто прислоняя ненамагниченный образец к постоянному магниту. Интересно, что этим способом можно получить искусственные магниты гораздо более сильные, чем исходные. Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами.

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

Магнитная сила является одной из сил электродинамики, которая действует между движущимися электрическими зарядами.

Рассмотрим, какими свойствами обладает магнит.

На какие материалы действует магнитная сила?

Для ответа на поставленный вопрос расположим на столе изделия из железа, стали, алюминия, пластмассы, меди, дерева, стекла. Разделим предметы на группы: металлические и неметаллические. Закрепим на нити магнит.

Будем подносить магнит поочередно к предметам. В заранее подготовленной таблице будем отмечать результат наблюдения воздействия магнита на предмет.

№ п/п

ПРЕДМЕТЫ

ВОЗДЕЙСТВИЕ

МАГНИТА

1

Стальная гайка

+

2

Медная монета

-

3

Алюминиевая ложка

-

4

Железный болт

+

5

Стеклянный шар

-

6

Пластмассовая кружка

-

7

Деревянная матрешка

-

Из проведенного опыта мы можем сделать следующий вывод:

1. Магнитная сила действует на металлические предметы;

2. На неметаллические предметы магнитная сила не действует;

3. Магнитная сила действует на предметы из железа и стали.

Это свойство постоянного магнита мы используем повседневно в школе и дома. Мы прикрепляем записки к холодильнику, дверцы на шкафах закрываются на магнитные замки, в школе мы пользуемся «магнитной» доской, прикрепляя к ней наглядные материалы.

Рассмотрим взаимодействие двух постоянных магнитов друг с другом.

Для этого возьмем два магнита и приблизим их друг к другу.

Мы обратили внимание, что в первых двух случаях магниты притягивались друг к другу. А в третьем и четвертом наоборот отталкивались.

Из проведенного опыта можем сделать вывод:

1. Разноименные полюса магнитов притягиваются друг к другу.

2. Одноименные полюса - отталкиваются.

Это свойство магнита легло в основу создания и применения компаса.

Попробуем намагнитить полоску железа.

Для этого возьмем постоянный магнит и полоску железа. Потрем полоску железа об один из полюсов магнита.

Поднесем к натертому концу железной полоски стальную гайку.

Полоска железа притягивает стальную гайку и проявляет свойства магнита.

Кроме натирания можно положить полоску железа на магнит на длительное время. Так мы можем получать искусственные магниты, причем иногда сила этих магнитов может превышать силу исходных.

Сможем ли мы увидеть расположение магнитных линий?

Насыплем на лист бумаги металлические опилки, и поднесем с обратной стороны листа магнит.

По расположению металлических опилок на листе бумаги мы можем сделать вывод, что магнитные линии постоянного магнита имеют замкнутую кольцевую форму.

Влияет ли температура на свойства магнита?

Для проведения эксперимента нам понадобится магнит, гвозди и горелка.

Нагреем магнит с притянутыми к нему гвоздями горелкой.

Через некоторое время нагревания магнит утрачивает свою силу, и гвозди от него отваливаются. Следовательно, нагретый до определенной температуры магнит утрачивает свои свойства.

Еще один опыт можно считать фокусом.

Зададим вопрос: можно ли достать металлическую гайку из стакана с водой, не замочив пальцев?

Зная свойства магнита, выполнить подобную процедуру очень легко. Берем стакан с водой и опускаем на дно стакана металлическую гайку. Подвешиваем на нить магнит. Опускаем магнит в стакан с водой. Гайка притягивается к магниту и мы, не замочив пальцев, достаем гайку из стакана.

Есть еще один способ.

Поднесем магнит ко дну стакана. Гайка притянулась к магниту. Осторожно перемещая магнит вдоль стенки стакана, извлекаем гайку из стакана. Мы и на этот раз не замочили рук и извлекли гайку.

Этот опыт дает нам возможность утверждать, что магнитные свойства проявляются через воду, стекло, бумагу и т.п. Таким образом, мы можем извлечь металлические предметы из труднодоступных мест.

Используя два магнита, можем очистить стеки аквариума или помыть стекла лоджии, не выбираясь наружу.

Проведя вышеописанные опыты и осмыслив каждый из них, я могу сделать следующие выводы:

1. Магнитная сила действует на металлические предметы;

2. Одноименные полюса магнитов отталкиваются,

а разноименные притягиваются;

3. Используя естественный магнит, мы можем, методом натирания, получить искусственный магнит;

4. Магнитные линии постоянного магнита имеют замкнутую кольцевую форму;

5. При нагревании магнитная сила постоянного магнита уменьшается;

6. Магнитная сила действует, преодолевая различные препятствия.

3. Использование магнитов в жизни человека

1. Компас - яркий пример применения свойств магнита

В III веке до Р. Х. китайский философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство современного ему компаса: «он имел вид разливательной ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью.

Этой выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине, так что черенок не касался пластины, а свободно висел над ней, и при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания. На пластине были нанесены обозначения стран света в виде циклических зодиакальных знаков».

Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Успокоившись, компас указывал черенком (который играл роль магнитной стрелки) точно на юг. Таким был самый древний прибор для определения сторон света.

В таком виде китайский компас в XII веке заимствовали арабы.

В начале XIII века «плавающая игла» стала известна европейцам. Поначалу компас состоял из намагниченной иголки и кусочка дерева (пробки), плававшего в сосуде с водой. Вскоре догадались закрывать этот сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. В середине XIV века придумали помещать магнитную стрелку на острие в середине бумажного круга (картушки).

Затем итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, снабдив его картушкой, разделенной на 16 частей (румбов) по четыре на каждую часть света. Это нехитрое приспособление стало большим шагом в усовершенствовании компаса. Позже круг был разделен на 32 равных сектора. В XVI веке для уменьшения воздействия качки стрелку стали крепить на кардановый подвес, а век спустя компас снабдили вращающейся линейкой с визирами на концах, что позволило точнее отсчитывать направления.

Компас стал первым навигационным прибором, позволившим прокладывать курс в открытом море. Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в конце XV века отважились на далекие плавания. Они оставили морские берега, к которым мореплавание было привязано на протяжении нескольких тысячелетий, и пустились в плавание через океан.

Компас (или морской компас) является намагниченным указателем, который может свободно вращаться и ориентируется за направлением магнитного поля, чаще всего магнитного поля Земли. Принцип работы любого компаса основан на явлении магнетизма, т.е. способности магнитов притягиваться и отталкиваться.

Компас, прибор для определения горизонтальных направлений на местности.

Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.

Нам известно, что Земля представляет собой огромный магнит. Силовые линии магнитного поля Земли направлены вдоль меридианов.

Следовательно, магнитная стрелка компаса будет расположена вдоль

меридиана, а ее концы будут указывать направление на южный и северный магнитные полюса. Следует помнить, что на южном географическом полюсе Земли расположен северный магнитный полюс, а на северном - южный. Разница между географическим и магнитным полюсами составляет примерно 2100 километров.

Наибольшее прикладное применение получили магнитные компасы.

Они стали незаменимыми помощниками туристов, рыбаков, используются в армии и т.п.

О

сновные части компаса:

1. корпус;

2. шкала (лимб);

3. магнитная стрелка

4. визирное приспособление

(мушка и целик);

5. указатель отсчетов;

6. тормоз.

3.2 Использование магнита

Магнит был хорошо известен древним людям и магнитные свойства уже тогда ими использовались. Магнитный камень применяли для ориентирования, подвешивая его на нити или устанавливая на дощечке, плавающей на спокойной поверхности воды. Это были первые компасы.

Магниты использовали древние строители. В китайских летописях есть описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием, а также магнитных мостовых. Магнитную силу использовали в военных целях.

Естественные (или природные) магниты встречаются в природе в виде залежей магнитных руд.

Сейчас трудно представить нашу жизнь без постоянных магнитов: они в телефонной трубке, магнитофоне, электроизмерительных приборах

Широко распространён магнитный метод удаления металлических частиц из глаза.

Самый простой вывод, который можно сделать из выше сказанного - нет области прикладной деятельности человека, где бы не применялись магниты.

Магниты окружают нас постоянно. Я заметил, что магнитная сила используется и дома, и в школе: с помощью магнитов мы крепим записки на холодильник дома, а в школе прикрепляют плакаты к доске; магнитные крепления есть на дверцах шкафов, сумках.

Сейчас, благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений. Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах.

Раньше использовали только естественные магниты - кусочки магнетита, сейчас большинство магнитов - искусственные. А самые сильные их них - электромагниты, которые используют на предприятиях.

Все основные технологические процессы в производстве, а также использование бытовой техники предпринимаются в связи с высокой зависимостью от использования магнитов, их отсутствие может быть заметным.

Будет совершенно правильным сказать, что магниты имеют колоссальное значение для существования в современном мире.

Магниты используются для множества целей и имеют различные сферы применения.

Магниты используются в гибких дисках, кассетах, жестких дисках, видеокассетах и т.п.

Они используются в таком промышленном оборудовании как сепараторы, железоотделители, инструменты для вытаскивания, щетки, конвейеры и сварочные устройства и др.

Магниты также широко используется в магнитной терапии, включая магнитные пояса, магнитный массажер, колено магниты, магнитные матрасы и т.д.

Кредитные, дебетовые, банковские карты имеют магнитные полоски, с одной стороны, осуществляют доступ к информации о личности, к его счету, к открытию магнитного замка и т.п.

Использование магнитов распространено также в акустических системах, громкоговорителях и микрофонах.

Электроника, двигатели и генераторы также работают с использованием магнитов.

Другое широкое использование магнитов в секторе здравоохранения. Медицинские учреждения используют методы магнитного резонанса для сканирования различных органов в организме.

Бытовая техника, телефоны, телевидение, холодильники, насосы для воды и т.д. - также используют магниты.

Магниты используются в ювелирных изделиях, таких как браслеты, серьги, кулоны и ожерелья.

Другие примеры использования магнитов - инструменты, игрушки, виниловые магнитные ведомости, компасы, предохранительные устройства, и т.д.

Заключение

Изучая магниты и магнитную силу, проделав ряд опытов и осмыслив каждый из них, я могу сделать следующие выводы:

1. Магнитная сила действует на металлические предметы;

2. Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита.

3. Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются;

4. Используя естественный магнит, мы можем, методом натирания, получить искусственный магнит;

5. Вокруг магнита существует магнитное поле, которое можно обнаружить по действию на магнитную стрелку или железные опилки.

6. Магнитное поле изображается с помощью магнитных линий, которые выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс.

7. Магнитные линии постоянного магнита имеют замкнутую кольцевую форму;

8. При нагревании магнитная сила постоянного магнита уменьшается;

9. Магнитная сила действует, преодолевая различные препятствия.

Мне стало понятно, какое явление стало основой появления такого прибора как компас. Теперь я знаю, на основе чего и как работает компас. Понятно, почему магнитная стрелка металлическая.

Изучая литературу, я узнал, что свойства магнитов люди использовали с древних времен. Наблюдая за различными предметами дома и в школе, я выяснил, что магниты широко используются и сейчас. Люди привыкли использовать силу магнита, с ее помощью работают многие приборы, игрушки.

Я решил провести опрос среди учащихся 7-х классов нашей гимназии, что они знают о магнитах и их свойствах. Результаты опроса в таблице.

Вопросы

Результат

да

нет

1. Пользовались ли вы магнитом?

71 (93%)

5 (7%)

2. Знаете ли вы свойства магнитов?

23 (30%)

53 (70%)

3. Знаете ли вы, где применяются магниты?

73 (96%)

3 (4%)

4. Как работает компас?

17 (22%)

59 (78%)

Опрос показал, что подавляющее большинство ребят в повседневной жизни пользовались магнитами и знают, где магниты применяются. Однако многие ученики не догадываются о том, что магниты имеют разнообразные свойства. Только 30% учащихся знают самые простые свойства магнита и 17% ребят могут рассказать о работе компаса.

Работа над исследованием оказалась очень интересной и увлекательной. Я думаю, что, выполняя исследовательский проект, я приобрел умения критически работать с полученной информацией, анализировать и сопоставлять имеющие факты, находить пути решения возникающих проблем. Все это мне необходимо будет для моего дальнейшего успешного продолжения образования.

Если вдруг магниты перестанут работать, то мы сразу же это почувствуем, поэтому у меня возник вопрос: может ли магнит потерять свою силу или она у него навсегда? Чтобы ответить на этот вопрос я и дальше буду изучать магниты.

Свойство магнита притягивать некоторые предметы и в наши дни не потеряло своей чарующей таинственности. Еще не родился и, наверное, не родится никогда человек, который мог бы сказать: «Я знаю о магните ВСЕ». Почему магнит притягивает? - этот вопрос всегда будет внушать необъяснимое волнение перед прекрасной таинственностью природы, и рождать жажду новых знаний и новых открытий.

Список литературы

1. Занимательные опыты: Электричество и магнетизм./ М. Ди Специо; Пер. с англ. М. Заболотских, А. Расторгуева. - М.: АСТ: Астрель, 2005, - 160 с.: ил.

2. Перельман Я.И.. Занимательная физика. В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. А.В. Митрофанова. - М.: Наука, 2001. - 272 с., ил.

3. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. - М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 2003. - 480 с.

4. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Практическое использование магнитов, М.: Высшая школа, 1986

4. ru.wikipedia.org

5. fieldphysics.ru

19