Выставка научно-технического творчества студентов Электричество=магнетизму

Виставка науково-технічної творчості студентів

«Електрика = магнетизму»

ДКТІ Хританько Г.М.

Мета заходу:

навчальна: повторити матеріал з розділу «Основи електродинаміки», показати зв'язок між електричними та магнітними явищами, зацікавити студентів у вивченні фізики;

розвивальна: розвивати образне та логічне мислення, пам'ять, увагу; формувати навички роботи з приладами;

виховна: виховувати спостережливість, самостійність, наполегливість; вміння працювати в колективі.

Обладнання: саморобні прилади з фізики для виконання 15 дослідів, електрометр, гальванічний елемент, магніти, штативи, компас.

Передмова.

До 1820 року в науці тих часів вважалось, що між електричними та магнітними явищами зв'язку немає. В цей рік Ханс Ерстед зробив дуже важливе відкриття. Розмістивши магнітну стрілочку поблизу провідника зі струмом, він побачив, що вона (стрілочка) повертається.

Це відкриття не було випадковим. Ще у 1807 році Ерстед поставив собі мету вивчити, чи надає електрика будь-яку дію на магніт.

«Наполегливість, з якою він прагнув до своєї мети, була винагороджена відкриттям одного факту, існування якого ніхто окрім нього, навіть віддалено не міг припускати, але який, ставши відомим, не забарився привернути увагу всіх, що можуть оцінити його важливість і значення» (М. Фарадей).

Між випадково відкритої пастухами старовини дивовижною здатністю шматків заліза притягуватися на відстаній і тремтінням жаб'ячої лапки в дослідах Гальвані був знайдений прямий зв'язок. Магнетизм і електрика виявили глибоку спорідненість, і це було доведено прямим дослідом. Причому до зарядів, що покояться, магнітна стрілка залишалася абсолютно байдужою. Лише рухомі заряди здатні були збудити в ній "споріднені емоції". Магнетизм пов'язаний не зі статичною електрикою, а з електричним струмом.

Виставка науково-технічної творчості студентів проводилась таким чином: в рекреації було розташоване переважно саморобне обладнання на відповідну тему на партах в рядок; за партами знаходились студенти, що демонстрували досліди та пояснювали їх, а за студентами знаходився великий стенд зі стінгазетами. Захід проводився на великій перерві. Його змогли відвідати багато студентів і викладачів коледжу.

С т і н г а з е т и

Студенти, що демонструють та пояснюють досліди

7 ДОСЛІДІВ З ЕЛЕКТРОСТАТИКИ ДОСЛІД ЕРСТЕДА 7 ДОСЛІДІВ З МАГНЕТИЗМУ

Досліди з електростатики.

1. Гумова кулька, що приліпає до стелі.

Якщо наелектризувати гумову кульку тертям об суху газету чи об волосся, а потім піднести її обережно до стелі, то ви побачите, що кулька притягнеться до неї і залишиться у цьому положенні на деякий час.

Пояснення.

Електричне поле зарядженої кульки створює на поверхні стелі заряди протилежного знаку, які притягують кульку.

2. Газета, що приліпає до стіни.

Якщо за допомогою електропраски добре висушити газету, прикласти її до стіни, обклеєної шпалерами, і натірти щіткою для одягу, то газета міцно приклеїться до стіни.

Пояснення.

Завдяки тертю щітка отримала позитивний заряд, а папір - негативний. Під дією електричного поля паперу на стіні з'являється позитивний заряд, який притягує газету.

3. Пісок, що заряджає електрометр.

Якщо взяти пластмасову лійку і закріпити її в лапці штатива над кулею електрометра, набрати у склянку сухого річного піску і насипати його на край лійки, то він скочуватиметься по лійці в кулю електрометра і стрілка електрометра відхилиться, вказуючи на наявність заряду.

Пояснення.

Під час скочування піску по лійці в кулю електрометра відбувається електризація піску і лійки, тому стрілка електрометра відхиляється, вказуючи на те, що пісок отримав заряд в результаті дотику до пластмасової лійки.

4. Притягання лінійок.

Зрівноважте на звичайній лампі розжарювання метрову дерев'яну лінійку. Наелектризуйте лінійку з оргстекла завдовжки 40-50 см і завширшки 3-4 см (наприклад, тертям об вовняну тканину) і піднесіть до одного з кінців дерев'яної лінійки. Ви побачите, як вона слухняно повертатиметься у напрямку руху лінійки з оргстекла.

Пояснення.

Навколо зарядженої лінійки з оргскла існує електричне поле. Під дією цього поля на дерев'яній лінійці наводяться заряди (електростатична індукція). Край дерев'яної лінійки, ближчий до лінійки з оргскла, матиме заряд, протилежний за знаком до заряду скляної лінійки. Тіла, що мають протилежні за знаком заряди, притягуються одне до одного.

5. Струмінь води.

У кришечці від пластмасової пляшки зробимо отвір діаметром 2-3 мм. У пляшку наберіть води і перевірніть її вгору дном, підставивши знизу посудину для води. Пляшку потрібно закріпити на штативі. Піднесіть до струменя води наелектризований пластмасовий гребинець. Ви побачите, як струмінь води притягується до гребінця.

Пояснення.

Коли гребінець підносять до струменя води, у струмені наводяться заряди, протилежні за знаком і однакові за модулем, які взаємодіють із зарядом гребінця. Внаслідок цього струмінь відхиляється до гребінця.

6. Пливи, кораблик!

Робимо паперовий кораблик і пускаємо його на воду. Електризуємо кульку натиранням об волосся і підносимо до кораблика. Кораблик послідує за кулькою.

Пояснення.

При натиранні кульки об голову електрони переходять з волосся на гумову оболонку кульки, яка заряджається негативно, а волосся - позитивно. Різнойменно заряджені тіла притягуються, тому волосся тягнеться до кульки. Заряджена кулька створює довкола себе електричне поле, яке впливає на стіл, стіну та інше - наводить заряд протилежного знаку. Ми спостерігаємо електризацію через вплив. Різнойменно заряджені тіла притягуються, що ми і спостерігаємо.

Примітка: потрібно, щоб волосся було чистим, без косметичних засобів (лаку, гелю). Досліди по електризації проводять в суху погоду, оскільки вологе повітря хороший провідник, і заряд на кульці не накопичуватиметься.

7. Струмені води, що об'єднуються.

Під'єднайте гумовий шланг одним кінцем до скляної трубки з вузьким кінцем, а другим - до пляшки з водою, як зображено на малюнку. Побачимо, що водяний струмінь розділяється на кілька частин, які окремо падають у скляну посудину. Якщо піднести до верхньої точки струменя заряджене тіло, побачимо, як окремі частини струменя зберуться разом.

Пояснення.

Електричне поле зарядженого тіла створює на поверхні водяного струменя електричні заряди, дія яких частково компенсує поверхневий натяг води. Це перешкоджає розпаду струменя на окремі потоки.

Досліди з магнетизму.

1. Магніти на стержні.

Візьміть 4 керамічних кільцевих магніти і розташуйте їх на дерев'яному стержні, як зображено на малюнку. Магніти повинні бути обернені один до одного однойменними полюсами. Відстань між 1-им і 2-им магнітами буде найбільшою, а між 3-им і 4-им - найменшою.

Пояснення.

На кожен із магнітів діють сили відштовхування і притягання з боку інших магнітів і сили земного тяжіння. На 1-ий магніт діє найбільша (порівняно з 2-им, 3-им, 4-им магнітами), результуюча сила відштовхування спрямована вгору. Тому відстань між 1-им і 2-им магнітами найбільша, а відстань між 3-им і 4-им магнітами - найменша.

2. Стовп із залізних стружок.

Беремо дрібну сталеву стружку і акуратно насипаємо в пробірку. Перевертаємо пробірку і ставимо її на скло, що у свою чергу розташовується на перегорнутих пластикових стаканах. Підносимо магніт знизу пробірки. Поволі знімаємо пробірку і спостерігаємо стовп із стружок.

Примітка.

Для демонстрації краще використовувати гумові рукавички щоб уникнути попадання стружок під шкіру рук.

Пояснення.

Стружки намагнічуються і злипаються між собою, оскільки сталь є феромагнетиком. Будь який феромагнетик складається з доменів, в яких циркулюють мікроструми.

3. Компас з намагніченої голки.

Беремо невелику відкриту ємкість і наливаємо води майже до країв. Потім вирізуємо з паперу круг діаметром 5-6 см. Далі беремо звичайну голку і натераєм один її кінець об один з полюсів магніта.Потім уколюємо голку в папір (два проколи) і пускаємо плавати на поверхню води.Спостерігаємо, що голка розташується на поверхні води уздовж силових ліній Землі. Це фіксується за допомогою розташованого рядом магніта.

Пояснення.

Вся річ у тому, що коли ми натираємо один з кінців голки об магнітний полюс, ми намагнічуємо цю голку. І тепер голка, уколена в папір, на воді стає магнітною стрілкою.

4. Стружки розділяються.

Візьмемо невелику кількість залізної і мідної стружки. Змішаємо їх разом на невеликому листі паперу. Потім підносимо зверху до стружки інший чистий лист паперу, за яким розташований магніт. Спостерігаємо розділення стружки на залізну (яка прилипнула до верхнього листа) і мідну (яка залишилася на нижньому листі).

Пояснення.

Залізо є феромагнетиком і тому сильно намагнічується. Мідь - діамагнетік. Феромагнітними властивостями відповідно не володіє.

5. Магнітні танці.

Робимо підставку з невеликої скляної пластини і чотирьох пластикових стаканчиків. Виготовляємо з канцелярських скріпок двох маленьких чоловічків. Покладемо їх на скляну підставку і піднесемо знизу магніт. Якщо положення магніта міняти, то чоловічки танцюватимуть!

Пояснення.

Скріпки зроблені із сталі, а це - феромагнетик. Вони намагнічуються і взаємодіють з магнітом і між собою.

6. Молоток, що перемагнічує.

Візьміть залізний стержень від штатива і помітьте один із його кінців ізоляційною стрічкою. Зорінтуйте стержень так, щоб нижній його кінець був спрямований на північ, а верхній утворював із вертикаллю кут 30º - 40º. Сильно вдарте молотком кілька разів по верхньому кінці стержня та продемонструйте за допомогою магнітної стрілки, що стержень намагнітився. Знову зорінтуйте стержень, але іншим кінцем вгору і вдарте по ньому. Стержень перемагнітиться!

Пояснення.

Сталь, з якої виготовлено стержень, має так звану доменну структуру. Кожен домен являє собою маленький магніт, певним чином зорієнтований у просторі. Стержень розташовують так, щоб його вісь збігалася з силовими лініями магнітного поля Землі. Під час удару деякі домени повертаються у напрямку вектора індукції магнітного поля Землі, що спричиняє появу власного магнітного поля стержня.

7. Сила магніту.

Візьміть підковоподібний магніт і підберіть до нього сталеву кульку, яка б погано утримувалася одним із його полюсів. Прикладіть до другого полюса магніту сталеву пластину, як зображено на малюнку. У цьому випадку кулька притягується до магніту набагато краще.

Пояснення.

Використовуючи сталеву пластину у другому випадку, ми наближаємо один полюс магніту до іншого. Індукція магнітного поля у просторі між полюсами зростає, що спричиняє збільшення сили притягання кульки до магніту.

Дослід Ерстеда.

Розміщуємо магнітну стрілочку поблизу провідника зі струмом. Спостерігаємо: стрілочка повертається і займає положення перпендикулярне провідникові із струмом. Якщо змінити напрямок струму або піднести стрілку з іншого боку до провідника, то стрілка повернеться на 180º.

Пояснення.

Струм створює у просторі навколо себе магнітне поле, яке взаємодіє з магнітним полем стрілочки. Залежно від напрямку ліній магнітної індукції провідника зі струмом і магнітної стрілки спостерігається те чи інше положення.

Література:

• В. Старощук «Цікаві демонстрації з фізики»;

• В. Д. Сиротюк, В. І. Баштовий «Фізика. 10 кл. Рівень стандарту»;

• Л.С.Жданов, Г.Д.Жданов. «Физика для средних специальных учебных заведений»;

• В. И. Григорьев, Г. Я. Мякишев «Силы в природе»;