План-конспект урока по физике на тему Почему Земля - магнит?

Почему Земля - магнит?

8 класс

Учитель физики высшей кв. категории Высоцкая О.Ф.,

МАОУ «СОШ № 35с углубленным изучением отдельных предметов»

Г. Набережные Челны

2015год

Данный тип урока является многофункциональным. Он же является и уроком по отработке средств общения, и уроком по само- и взаимооценке, и уроком решения частных задач.

Дидактическая цель такого урока - обнаружить связь теоретических знаний с практикой окружающей жизни, увидеть в явлениях природы, предметах быта и техники, технологических и производственных процессах использование и проявление законов физики.

Психологическая цель - создать условия для развития творческого мышления и творческих способностей, коррекции самооценки учащихся.

Воспитательная цель - создать условия для развития культуры общения, культуры дискуссии, привития вкуса к решению творческих задач, к выдвижению творческих идей.

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учащихся со свойствами магнитов и исследовать магнитные свойства Земли.

Учить объяснять наблюдаемые явления, умению анализировать результаты опытов, делать выводы.

Развивать экспериментальные навыки учащихся. Осуществлять практическую направленность изучаемого материала.

Включить каждого ученика в мыслительную деятельность.

Обучение осуществлять с учетом индивидуальных способностей учеников.

Прививать интерес к физике.

ДЕВИЗ УРОКА: Я препоручаю эти основания науки о магните… только вам, истинные философы, благодарные мужи, ищущие знания не только в книгах, но и в самих вещах.

У.Гильберт - восьмиклассникам.

УЧИТЕЛЬ: Почему Земля-магнит? Это очень сложный вопрос. Мало того, при­знаюсь вам по секрету: окончательного ответа на него нет до сих пор. Но разве не интересно попытаться самому раскрыть тайну, которую не разгадал ещё никто на свете? Я знаю, трудности вас не испугают! Однако вы понимаете, что с налёту, эдаким лихим наскоком, тайну природы не раскроешь. Нужно как следует подготовиться, изучить со всех сторон вопрос, которым вам предстоит заняться.

Давайте наметим план действий. Раз вы решили выяснить, почему Земля - магнит, нам не мешает сначала познакомиться со свойствами магнитов. Это и будет темой нашего урока. А затем мы сможем исследовать и магнитные свойства нашей чудесной планеты. И попробуем найти этим свойствам объяснение.

ОПЫТ. (учитель) Если вставить в катушку с током стержень из закаленной стали, то в отличие от железного стержня он не размагничивается после включения тока, а длительное время сохраняет намагниченность.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ.

ДЕМОНСТРАЦИЯ МАГНИТОВ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ. (Дугообразные, полосовые, кольцеобразные.)

ФРОНТАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ. На столе лежат различные предметы, например, карандаш, лезвие бритвы, ластик, лист бумаги и др. Как, пользуясь постоянным магнитом, установить, какие из них являются магнитными материалами? Убедитесь в этом.

Далее следуют сообщения учащихся, сопровождаемые демонстрациями.

СООБЩЕНИЕ - I. КАК СДЕЛАТЬ МАГНИТНЫЙ КОПАС.

Прикоснемся иголкой к любому магниту. Положим иголку на железные опилки. Крупинки же­леза сразу же прилипли к ней. Раньше не прилипали, а теперь прилипли. Выходит, стоило иголке «пообщаться» с магнитом, как она и сама стала магнитом-намагнитилась!

Обратим внимание: посредине иголки крупинок прилипло немного, зато концы облеплены так, что получились «ёжики». Значит, на концах магнит при­тягивает намного сильнее, чем в середине.

Можно убедиться в этом и с помощью другого опыта: прикоснемся гвоздём к сере­дине намагниченной игол­ки-она не притянется, а если к концам- притянется. То место, где магнит притягивает сильнее всего, называется ПОЛЮ­СОМ.

У иголки таких мест два, значит, и полюса два. Выясним: есть ли между ними какая-нибудь разница?

Укрепим иголку-магнит на поплавке и пустим пла­вать в тарелке с водой. Смотрите, иголка поверну­лась так, что одним концом смотрит на север, а другим на юг. Это можно проверить по Солнцу (в полдень оно точно на юге) или с помощью компаса.

Попробуем повернуть иголку-магнит наоборот. Видите -она тут же вернулась в прежнее по­ложение. И упрямо возвращает­ся, как бы мы её ни крутили. Но раз один магнитный полюс всё время смотрит на север, а другой-на юг, значит, полюсы магнита отличаются друг от друга!

Естественно, что тот полюс, который смотрит на север, на­звали СЕВЕРНЫМ ПОЛЮСОМ, а тот, что на юг - ЮЖНЫМ ПО­ЛЮСОМ.

СООБЩЕНИЕ - 2. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА.

Трудно сказать, когда люди обнаружили такое явление и стали его применять. Во всяком случае еще более 4000 лет назад. Это открытие было известно и китайцам. Через арабских купцов с принципом действия компаса познакомились и Европа, и в течение XII века он широко распространился по ней.

Со временем компас стали ставить на корабли, брать с собой в путешествия, использовать при составлении географических карт. В сочетании с ориентированием по звездам компас превратился в незаменимое навигационное средство.

СООБЩЕНИЕ -3. МОЖНО ЛИ ОТДЕЛИТЬ СЕВЕРНЫЙ ПОЛЮС ОТ ЮЖНОГО?

Переломим свою иголку-маг­нит посредине. Чтобы не уколоться, обернем иголку мокрой тряпочкой или бумажкой. Теперь положим обе по­ловинки на железные опилки. И у той, и у другой, как ни в чём небывало, притягивают оба конца!

Пустим плавать на поплавке ту половинку иглы, которую хо­тели лишить южного полюса, оста­вив ей только северный. Он и смотрит по-прежнему на север, а другой конец половинки - тот, что жил прежде посредине иглы, - на юг. Значит, это южный полюс!

Таким же образом убе­димся, что вторая половинка, которой хотели оставить только южный полюс, «отрастила» себе новый северный полюс.

Оказывается, магниты даже ящериц перещеголяли: ящерица отращивает только хвост, да и то ей нужно на это время, а магнит восстанавливает взамен утрачен­ного любой полюс, с какого угод­но конца, и притом мгновенно!

До каких пор он сохраняет эту необыкновенную способ­ность?

Ломать иголку на ещё более мелкие части трудно, да и опасно - можно поранить руки. А вот с пилкой для лобзика (она длинная, тонкая, хрупкая и к тому же хо­рошо наматывается), мы быстpo убедимся, что, сколько её ни ломай, у любого её обломочка, даже самого маленького, обяза­тельно есть оба магнитных полюса - и северный и южный.

УЧИТЕЛЬ: Я уверена, что, подумав над этим, вам пришла в голову мысль, которая позволит очень просто объяснить этот удивительный факт.

ОТВЕТ УЧЕНИКА: Наверное, всякий магнит состоит из множества крошечныx магнитиков, и у каждого магнитика есть оба полюса - и северный и южный.

СООБЩЕНИЕ - 4. КАК УСТРОЕН МАГНИТ?

(Объясняет на демонстрации модели магнита)

Итак, мы предположили, что всякий магнит состоит из множе­ства микроскопических магнитиков, северные полюсы которых смотрят в одну сторону, а южные в другую.

Представим себе - учёным удалось доказать, что магнит устроен именно так.

Но вот что интересно: оказывается, крошечные магнити­ки-их называют ДОМЕНАМИ-есть даже в ненамагниченном железе! А почему же оно никак не проявляет своих магнит­ных свойств, хотя прямо-таки «набито» магнитиками-доменами? Вероятно, пока железо не намагнитили, его домены располагаются «кто в лес, кто по дрова». 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.

Теперь понятно, как намагнитилась наша иголка - она ведь железная! Стоило нам прикоснуться иголкой к магниту, как все её домены повернулись в одну сторону, словно по команде: «Равняйсь!!!» Да так и остались. Иголка сама пре­вратилась в магнит! И будет оставаться магнитом, пока что-ни­будь не нарушит строй магнитиков-доменов.

СООБЩЕНИЕ - 5. КАК РАЗМАГНИТИТЬ МАГНИТ?

Нагреем намагниченную иголку так, чтобы она раскали­лась (нагревать лучше не спич­кой, а в пламени спиртовки). Дадим иголке остыть и снова опустим в железные опилки. Кон­цы иголки больше не притяги­вают! Почему иголка размагнитилась?

Мы знаем, конечно, что все на свете вещества состоят из крошечных части­чек - атомов. Разумеется, из атомов состоит и железо. В каж­дом домене ни много, ни мало - тысяча миллиардов атомов же­леза! Причём атомы железа в домене подчинены такой же «железной дисциплине», как и сами домены в магните. Но даже в твёрдом теле, и в иголке тоже, атомы непрерывно колеблются, слегка «приплясывают» на месте. Чем сильнее нагреть тело, тем быстрее и беспорядочнее это приплясывание.

Раскалив намагниченную игол­ку, мы довёли приплясывание атомов железа до бешеной пляс­ки. Понятно, что «железная дис­циплина» атомов в доменах нару­шилась - домены исчезли, а вместе с ними исчезла и намагниченность. Правда, потом, когда

иголка остыла, домены в ней по­явились снова, но теперь они смотрят куда попало. Чтобы опять заставить их повернуться в одну сторону нужна новая «магнитная команда», то есть, иголку придется намагничивать заново.

СООБЩЕНИЕ - 6. ЧТО ОКРУЖАЕТ МАГНИТ?

Опустим гвоздь остриём в же­лезные опилки и приблизим к шляпке магнит. Он ещё не при­коснулся к шляпка, а крупинки уже прилипли к острию! Зна­чит, магнитные сипы действуют на расстоянии.

Пространство вокруг магнита, где действуют магнитные силы, называют МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ.

Исследуем, как ведёт себя в магнитном поле намагничен­ная иголка на поплавке. Поднесем к ней магнит северным полюсом. Она сразу «заволновалась» и по­вернулась к нему... каким полю­сом? Южным! Теперь поднесем магнит южным полюсом - игол­ка повернулась и поплыла к нему северным полюсом. Вывод ясен: разные полюсы испытывают друг к другу явную симпатию-при­тягиваются. Южный к северному, северный к южному.

А теперь исследуем, как относятся друг к другу одинаковые полюсы? Мы можем это проверить с по­мощью той же иголки на поплавке, но ещё нагляднее будет такой опыт: подвесим на нитках три-четыре иголки и прибли­зим к ним снизу магнит. В его магнит­ном поле иголки, естественно, намагни­тились, и мы увидим, что они расходятся! Все иголки висели вместе и намагнити­лись одинаково, поэтому и с одного конца и с другого у всех у них оказались одина­ковые полюсы (даже неважно, какие именно - северные внизу, а южные на­верху или наоборот; важно, что одина­ковые). Раз иголки разошлись, значит, одинаковые полюсы «терпеть друг друга не могут» и отталкиваются - северный полюс от северного, южный от южного.

ФРОНТАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПОД РУКОВОДСТВОМ УЧИТЕЛЯ.

(Все учащиеся проделывают его вместе с объяснением. Зарисовывают результаты опытов)

Вернёмся к магнитному полю. К сожалению, мы его не ощущаем и не видим. Положим на магнит лист плотной бумаги или тон­кого плексигласа и насыпем сверху ровным слоем железные опилки. Теперь постучим слегка по листу пальцем. Получилась настоящая картинка. Каждая крупинка железа, попав в магнитное поле, намаг­нитилась, «приобрела» северный и южный полюсы и стала как бы малюсенькой магнитной стрелочкой. Тысячи таких стре­лочек и нарисовали картинку: на ней сразу видно, в каком направлении действуют магнитные силы. Обратим внимание: у полюсов, где магнитное поле сильнее всего, линии, вдоль ко­торых действуют магнитные силы - их называют МАГНИТНЫ­МИ СИЛОВЫМИ ЛИНИЯМИ-идут густо-прегусто.

Глянешь на картинку, и магнитное поле как на ладони! Сразу становится ясно, где оно сильнее, где слабее и в каком направлении магнитные силы повернут магнитную стрел­ку в той или иной точке этого поля.

СООБЩЕНИЕ - 7. КАК ВЫГЛЯДИТ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ.

Картон­ку с железными опилками на Земной шар не положишь, но о магнитном поле Земли можно судить по поведению двух маг­нитных стрелок. Одна стрелка - обычного компаса, она способна поворачиваться только влево-вправо. Её дополняет другая магнитная стрелка, которая спо­собна поворачиваться вверх и вниз-её называют СТРЕЛКОЙ НАКЛОНЕНИЯ.

Облазав с этими двумя стрел­ками весь Земной шар, а также облетав его со всех сторон и на разных высотах в космическом корабле (как жаль, что всё это только в воображении!), можно на­рисовать магнитные силовые линии Земли и увидеть, как вы­глядит её магнитное поле.

Во время этого путешествия ученые обнаружили на Земле две замечательные точки: стрелка наклонения здесь становится вер­тикально и показывает остриём вниз, а стрелка обычного компаса вообще ничего не показывает- она крутится, как ей вздумается. Эти две точки-магнитные по­люсы Земли!

СООБЩЕНИЕ - 8. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА.

Гильберт изготовил шарообразный магнит, исследовал его с помощью маленькой магнитной стрелки и пришел к выводу, что Земной шар - огромный космический магнит. Это было первое покушение человека на небесный мир, который противопоставлялся нашему земному подлунному миру как особенный, божественный, непостижимый. Постижим! И теми же средствами, что и наш, привычный, обыденный! Однако тайна магнита сохранилась, и сам Гильберт не считал абсурдным «мнение Фалеса, приписывающее магниту душу».

УЧИТЕЛЬ: Но где же магнит, который создает магнитное поле Земли? Если укрепить внутри глобуса, в его центре, небольшой, но сильный магнит в форме цилиндра и совершить ещё одно путешествие с компасом и стрелкой наклонения - на этот раз по поверхности глобуса и вокруг него, то окажется, что магнитное поле у такого глобуса напоминает магнитное поле Земли (только у глобуса магнитное поле с обеих сторон одинаково, а у Земли магнитные силовые линии с одной стороны сжаты, а с другой растянуты - вот и вся разница). Не говорит ли это о том, что и внутри нашей планеты «спрятан» подобный магнит? Так и считали многое время ученые: мол, единственный «виновник» магнитного поля Земли - цилиндрический железный магнит и её центре.

СООБЩЕНИЕ - 9. ПОЧЕМУ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ «КУВЫРКАЕТСЯ»?

Нам повезло-в наши дни геофизики, то есть физики, изучающие Землю, умеют выстукивать её, просвечи­вать и взвешивать не хуже, чем врач больного. И вот многие из них предполагают, что в глубинах Земного шара, особенно в сердцевине Земли - её ядре, действительно много богатых железом веществ и даже чистого железа! Правда, в глубинах нашей планеты ужасно жарко-на очень большой глубине температура такая высокая, что железо там находится в рас­плавленном состоянии, словно в доменной печи.

Но разве расплавленное железо способно намагнитить­ся? Мы просто раскалили иголку, и то она по­теряла магнитные свойства!

Это возражение было бы правильным, если бы речь шла не о ядре Земли. Там ведь царят совсем другие условия! На вещество ядра давит вся земная толща. Колоссаль­ное давление «притискивает» друг к другу атомы железа с такой неимоверной силой, что в середине ядра жидкое железо снова становится твёрдым, хотя температура там четыре тыся­чи градусов. У нас, на поверхности, железо при такой темпе­ратуре давно превратилось бы в пар!

Что если в таких необычных условиях магнитные свойства у железа тоже необычные? Вполне возможно (учёные это до­пускают), что оно всё-таки способно намагничиваться, несмотря на адскую жару. Но если даже твёрдое железное ядро Земли намагничено, всё равно сейчас можно уверенно сказать, что не железный магнит внутри нашей планеты главный «винов­ник» того, что у Земного шара есть магнитное поле!

Откуда такая уверенность? Она появилась не так давно- после того, как геофизики ухитрились узнать, каким было магнитное поле Земли тысячи и даже миллионы лет назад. У многих горных пород (особенно у тех, что содержат железо) оказалась отличная магнитная память! Допустим, вылилась когда-то во время извержения вулкана лава, и пока она осты­вала, магнитное поле Земли её намагнитило. Потом оно изменилось, но у затвердевшей лавы осталось «воспоминание» о том магнитном поле, которое её первым намагнитило - ОСТА­ТОЧНАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ. Её-то и научились измерять гео­физики. И обнаружили невероят­ную вещь: магнитные полюсы Земли много раз менялись ме­стами! Скажем, за последний миллион лет это случилось семь раз. Причём седьмой раз они поменялись местами примерно десять тысяч лет назад. И вот что удивительно: «обмен» маг­нитными полюсами совершался прямо-таки с фантастической бы­стротой - магнитному полю Зем­ли, чтобы перевернуться, требо­валось всего-навсего несколько десятков лет! Для нас это срок немалый, а для нашей планеты, которая живёт больше четырёх миллиардов лет, - крат­кий миг!

Такой прыти от «спрятанного» в ядре Земли магнита никто не ожидал. Вообще-то учёным дав­но было известно, что магнитные полюсы Земли путешествуют. Но чтобы Северный магнитный по­люс переехал на место Южного и наоборот? Да ещё так быстро! Нет, ни у одного уважающего себя железного магнита магнит­ное поле не станет кувыркаться, как акробат! Да и не сможет: пе­ремагнитить железный магнит можно только «насильно» - с помощью более сильного магнита. Однако никто никогда не видел, чтобы железный магнит вдруг сам ни с того ни с сего поменял местами полюсы-недаром его называют ПОСТОЯН­НЫМ МАГНИТОМ.

УЧИТЕЛЬ: Но если не железный магнит в ядре Земли - главный виновник того, что у неё есть магнитное поле, то кто же? Теперь мы перейдём к третьей, самой трудной части свое­го плана: попробуем объяснить магнитные свойства Земли.

СООБЩЕНИЕ - 10. МОЖЕТ ЛИ МАГНИТ БЫТЬ «НЕПОСТОЯННЫМ»?

Протянем над стрелкой компаса провод и при­коснемся на мгновение его концами к «плюсу» и «минусу» батарейки для карманного фонарика. Стрелка отклонилась, словно к ней поднесли магнит!

Ещё сильнее будет эффект, если намотать на картон­ную или бумажную трубку с полсотни витков тонкого провода и подключить его концы к батарейке. Проволочная катушка, по которой идёт электрический ток, ведёт себя как настоящий магнит! Она не только поворачивает магнитную стрелку, но может и намагнитить железные предметы-в этом можно убедиться, поместив внутрь катушки гвоздь и сунув его конец в железные опилки.

Проволочная катушка с электрическим током называется ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ. Но какой же это удивительный магнит - электромагнит! Его можно включать и выключать, его магнит­ным полем очень просто управлять. Увеличил ток, подсоединив ещё одну батарейку, - магнитное поле усилилось. Уменьшил ток, пустив его через лампочку, -поле стало слабее. Поменял местами концы катушки, магнитное поле тут же «переверну­лось» - это легко обнаружит магнитная стрелка. Так и хочется назвать катушку с током «непостоянным магнитом».

А как выглядит её магнитное поле? Накроем катушку лист­ком бумаги с железными опилками и пощёлкаем по листку. Смотрите: силовые линии магнит­ного поля у катушки с током в точности такие, как у магнита тех же размеров в форме цилинд­ра! Но ведь и у Земли-пом­ните? - магнитное поле такое, как если бы внутри неё был маг­нит в форме цилиндра...

УЧИТЕЛЬ: А спорим, что я знаю, о чём вы сейчас подумали! «Вот если бы в ядре Земли был не железный магнит, а катушка с электриче­ским током, то странное поведе­ние земного магнитного поля легче было бы объяснить... Толь­ко откуда в ядре Земли катушка из проволоки?»

Вы правы, не может её там быть. И всё-таки эта мысль за­служивает серьёзного обсужде­ния! Что, если электрический ток способен течь по кругу без вся­кой катушки?

Однако прежде чем решить, способен он так течь или не спо­собен, надо сначала выяснить, что же это такое - электрический ток.

СООБЩЕНИЕ - 11. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК?

«Ток» - значит, что-то течёт. По трубам текут жидкости и газы: вода, нефть, воздух, горючий газ...

А что и куда течёт по проводу, когда подключают его концы к батарейке?

Долгое время учёные думали, что по проводам течёт особая электрическая жидкость. Что представляет собой эта загадочная жидкость, из чего состоит, никто не мог толком объяснить. Но вот в самом конце прошлого века английский физик Джозеф Джон Томсон открыл невероятно, лёгкие и малюсенькие электрические частички. Они оказались намного меньше даже крошечных - прекрошечных атомов! Томсон на­звал открытые им частицы ЭЛЕКТРОНАМИ.

Вскоре после этого открытия другой английский физик, Эрнест Резерфорд, установил, что электроны «живут» в каж­дом атоме - они непрерывно кружатся вокруг атомного ядра.

Но вот какая интересная особенность оказалась у атомов металлов: самые дальние от атомного ядра электроны легко покидают свои атомы и начинают бродить по всему металлу. В любом металле полным-полно таких беспризорных, или, как называют их физики, свободных электронов. И конечно, в лю­бом металлическом проводе их тоже великое множество. Они беспорядочно мечутся между атомами металла... пока не появится сила, которая заставит их двигаться в каком-нибудь одном направлении.

Подключим, например, концы провода к «плюсу» и «минусу» батарейки - и сразу же появилась сила, которая заставила электроны двигаться к «плюсу» батарейки. По про­воду пошёл ток.

Правда, свободные электроны - «существа» настолько не­поседливые, что даже во время этого направленного движения продолжают метаться из стороны в сторону. Словом, ведут себя, как рой мошек, когда его сдувает ветерком: каждая мошка в рое мечется туда - сюда вроде бы беспорядочно, но в целом рой всё-таки движется под действием ветерка в одном направлении! Вот что такое электрический ток - это направлен­ное движение электронов

СООБЩЕНИЕ - 12. КАК ЗАСТАВИТЬ ЭЛЕКТРОНЫ ДВИГАТЬСЯ ПО КРУГУ

Теперь мы можем вернуться к вопросу: способен ли электрический ток течь по кругу без проволочной катушки? Выясним сначала, нельзя ли со­здать направленное движение электронов прямо в толще ме­талла - твёрдого или жидкого? Говоря о толще металла, мы, са­мо собой, имеем в виду желез­ное ядро Земли.

В толще океана подобные ве­щи бывают. Взять хотя бы знаме­нитое течение Гольфстрим; мощ­ная струя воды течёт в океане словно по гигантской невидимой трубе, хотя на самом деле ника­кой трубы, конечно, нет. Не могло ли и в Земном ядре воз­никнуть могучее «течение» электронов? Причём течение в форме кольца, чтобы электроны двигались словно по виткам ги­гантской проволочной катушки, хотя никакой катушки там, конеч­но, нет. Что может заставить электроны двигаться таким обра­зом?

Вспомни опыт - «провод с током над магнитной стрел­кой». Проделав его, мы обнару­жим, что электрический ток со­здаёт магнитное поле. Потом мы узнали, что электрический ток - это направленное движение электронов. Значит, это движущиеся электроны создают вокруг себя магнитное поле!

Каждый электрон, когда он движется, превращается в крошечный магнитик! Но в таком случае на электрон-магнитик должны как-то влиять другие магниты. Они и в самом деле влияют! Если электрон вторгается во владения какого-нибудь магнита, то есть в его магнитное поле, оно сбивает пришельца с пути.

Посмотрим на картинку: электрон собирался пересечь «чужое» магнитное поле и влетел в него поперёк магнитных силовых линий, но не тут-то было! Магнитное поле искривило путь «нарушителя», и он вместо прямой полетел... как? По кругу.

СООБЩЕНИЕ 13: ПОЧЕМУ ЖЕ ЗЕМЛЯ-МАГНИТ?

Попробуем представить, как могло возникнуть у нашей планеты магнитное поле...

У ядра Земли сердцевина из твёрдого железа, нагретого до очень высокой температуры. И вот однажды во время беспорядочной тепловой пляски атомов-магнитиков железа какое-то их число, пусть небольшое, слу­чайно оказалось повёрнутым в одну сторону. Могло это про­изойти? Вполне! Такое и с танцорами-людьми бывает. Немед­ленно у ядра появилось магнитное поле-слабое-преслабое, но появилось. Оно бы тут же исчезло, но в этот момент на­чалось самое интересное...

Сердцевина из твёрдого железа окружена в ядре толщей жидкого железа. А жидкость может течь. Даже в застойном пруду вода хоть медленно, да перемешивается. А жидкая тол­ща ядра и подавно живёт бурной жизнью: Земля ведь вра­щается, словно волчок, - уже от одного этого в жидкой части ядра наверняка возникают потоки.

Представим, что какой-то из этих потоков течёт поперёк слабого-преслабого случайно возникшего магнитного поля. Что произойдёт со свободными электронами, которых в железе, как и во всяком металле, полным-полно? Ясно что: когда они вместе с потоком начнут пересекать магнитное поле, оно искривит их путь и заставит двигаться по кругу, словно по виткам гигантской катушки! Но ведь у этой невидимой катуш­ки сразу появится и собственное магнитное поле.

Собственное магнитное поле «катушки» направлено в точности так же, как слабое-преслабое случайно возникшее поле, которое искривило путь электронов и заставило их двигаться по кругу! Оба поля сложились - магнитное поле стало сильнее. Оно уже способно искривить путь большего числа электронов, вовлечь их в «хоровод» вокруг ядра - круговой электрический ток усилил­ся, усилилось и его магнитное поле.

Всё больше электронов бегает по кругу, всё сильнее круго­вой ток, всё сильнее его магнитное поле - пока в хоровод вокруг ядра не будут вовлечены все пересекающие магнит­ное поле электроны.

В глубинах Земли появился мощный электромагнит, который к тому же «сам себе электростанция» - он ведь сам «гонит» электроны по кругу, то есть сам питает себя электри­ческим током! А всё началось со случайно возникшего слабого-преслабого магнитного поля и с пересекающих это поле потоков жидкого железа.

Но потоки в жидкости-штука довольно неустойчивая. В океане, например, течения нередко меняют направления. Могут они менять направление и в жидкой части ядра. К чему это может привести, мы уже догадались: электроны начнут кружиться вокруг ядра в обратную сторону, магнитное поле Земли «перевернётся».

УЧИТЕЛЬ ПОДВОДИТ ИТОГ.

1.Вот мы и выполнили свой план: познакомились со свойствами магни­тов, исследовали магнитные свойства Земли и попытались найти этим свойствам объяснение. Но чтобы доказать, что магнитное поле у Земли появилось именно так, как мы с вами предположили, необходимо точно выяснить, что представляют собой потоки жидкого железа в глубинах Земли, как они возникают и как текут. Кроме того, нужно сравнить магнитные свойства Земли с магнитными свойствам её сестёр - других планет Солнечной системы, и узнать, что у них внутри - есть ли жидкое ядро, какие потоки возникают в нём из-за вращения планеты?

Словом, дел ещё невпроворот. А вдруг, ребята, кто-то из вас окажется тем самым человеком, который окончательно разгадает вековую тайну природы: почему Земля-магнит? Желаю успеха!

ЗАКРЕПЛЕНИЕ:

1.Что это обозначает?

N - норд

S - зюйд

2.Как это объяснить?

3.Объясните это:

4. У вас есть кусок железа - магнит. Как определить расположение его полюсов?

5. Есть две спицы из железа. Одна намагничена. Как определить, какая именно? Постарайтесь обойтись только спицами. Вред ли стоит исполь­зовать при этом постоянный магнит, ведь спицы могут перемагнититься.

6.Приходилось ли вам слушать по радио записи пьес, сделанные довольно давно на магнитную пленку. Вот что любопытно: при воспроизведении слышится как бы эхо, а иногда и несколько раз! Чем старее запись, тем больше число раз все тише и тише повторяется голос. Попытайтесь догадаться, в чем дело. (Подсказка: магнитную лен­ту хранят в рулонах)

7. Давно замечено, что нагревание влияет на магнитные свойства предметов. Хотите размагнитить что-то - кладите предмет в теплое место. Вы уже знаете кое-что о строении вещества. Пофантазируйте, какие именно частицы вещества (электроны, атомы, молекулы) могут быть элементарными магнитами и почему при нагреве намагниченность уменьшается. И храните ваши любимые записи в холодильнике.

8. Размагнитить небольшой магнит - дело нехитрое. А вот как размагнитить oгpомный боевой корабль? Эту задачу решали во время второй мировой войны, защищая корабли от магнитных мин. Какие есть у вас предложения. Как устроить кораблю сильнейшую магнитную бурю?

9. В романе Ж.Верна "Пятнадцатилетний капитан" подлый Негоро один компас разбивает, а под другой подкладывает топор. А почему бы ему не раз­бить оба? И почему топор надо подложить умеючи, не так ли?

10. Трески и шумы, которые вы слышите в приемнике, это вaм привет от Солнца! Но не всегда. Особенно в городах. Мало ли магнитных бурь "мест­ного значения" происходит вокруг? Всюду - токи, искры, искорки, порождающие магнитное поле. Включите-ка, сначала лампы дневного света! Что слышно? (В лампах дневного света искровые двигатели)

11. Можно ли с помощью вашего приемника обнаружить далекую грозу? А ее приближение?

Д/з: §59,60. задание 13/1/ - индивидуальное,

№58-61 - из раздела "Задачи для повторения"