Муниципальное образовательное бюджетное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №7                                      имени героя России И.В.Ткаченко»                                              г.Тынды Амурской области

Исследовательская работа

"Магия Магнита"

2017 г.

План

Введение.

1.    Что такое магнит.

2.    Свойства магнита.

2.1.        От чего же зависит сила магнита.

2.2.        Всё ли притягивают магниты.

2.3.        Может ли магнитная сила проходить сквозь предметы.

2.4.    Может ли магнитная сила действовать сквозь воду.

  2.5.   Что такое магнитное поле.

  2.6.   Почему магниты могут не только притягиваться, но

           и отталкиваться.

3.     Компас и магнитная сила Земли.

3.1.        Можно ли размагнитить магнит.

3.2.        Магнитная сила Земли.

3.3.        Можно ли размагнитить компас.

4.    Применение магнитов в жизни людей.

5.    Изготовление магнита в домашних условиях.

       Заключение.

       Список литературы.

Введение

Когда я была маленькой, мама приклеивала на холодильник слова из необычных букв, которые ни на чем больше не держались. Мне казалось, что они волшебные. Так я научилась читать и узнала про магниты. Позже я заметила, что магниты действуют не на все предметы одинаково, а почему это происходит, не понимала.

Мне стало интересно узнать, какие тайны хранит в себе магнит, какая сила притягивает предметы к магниту. Так же захотелось выяснить, как люди используют магниты в жизни. 

Объект изучения – магнит.

Предмет изучения – свойства магнитов.

Цель: изучить  природу свойств магнитной силы.

Задачи:

1.    Узнать кто придумал магнит.

2.    Разобраться, что такое магнит и магнитная сила.

3.    Понять свойства магнита и способность воздействия на другие предметы.

4.    Выяснить, каким образом взрослые используют магниты в жизни и как их могут использовать дети.

Гипотеза - магнит обладает магической силой притягивания предметов, слово "магнит" произошло от слова "магия".

Методы исследования: наблюдение, опыты, изучение литературы, сравнение.

         Сейчас я хочу поделиться с Вами самым интересным из того, что я узнала.

1. Что такое магнит.

В старину рассказывали, будто есть на краю света гора Магнит. Она стоит у самого моря. Беда короблю, который подплывет слишком близко. Гора притягивает железо, да так сильно, что вырывает все гвозди из досок. Корабль разваливается и тонет. Так что же такое магнит? В поисках ответа на этот вопрос я   изучила множество литературы - «Занимательная физика», «Энциклопедия для детей», «Большая книга экспериментов для школьников». И вот что я узнала. В словаре русского языка С.И. Ожегова  говорится, что  "магнит - это кусок железной руды, обладающий свойством притягивать железные или стальные предметы".

На свете на самом деле есть горы из магнитной руды. Одна из самых больших была у нас на Урале, возле города Магнитогорска. Была, потому что теперь на ее месте осталась глубокая пропасть. Гору по частям взрывали и перевозили в доменные печи Магнитогорского металлургического комбината. Так комбинат "притянул" к себе гору и уничтожил ее.

Магнитная руда притягивает не так уж сильно. Сильнее действует искусственный магнит. Он отлит из специального сплава и намагничен на заводе. Искусственные магниты стали изготовлять в Англии XVIII веке методом натирания. Один из самых сильных естественных магнитов был, по преданию, у Ньютона – в его перстень был вставлен магнит, поднимавший предметы, масса которых была в 50 раз больше массы самого магнита.

В рассказе для детей «Магнит» Лев Толстой пишет, что впервые его обнаружил пастух по имени Магнис, это было за много веков до нашей эры.  Древние китайцы уже в VI веке до нашей эры знали о притяжении железа  и магнита. Позже они обратили внимание на способность магнита ориентироваться в пространстве и ошибочно приписывали это воздействию звезд. Вопрос о том, почему магнит притягивает, интересовал и древних индусов.

В разных странах магнит называли по-разному. Но все эти названия переводятся как «любящий железо».             

Сила, с которой предметы притягиваются к магниту называется   магнитная сила.

2.  Свойства магнита.

Первым делом, конечно мне захотелось проверить, вытягивает ли магнит гвозди из кораблей. Из куска пробки я сделала бригантину. Гвоздик послужил в качестве мачты. Натянула парус и отправила в плавание по тарелке. Магнит пристроила сбоку тарелки над водой. Бригантина начала заворачивать  в сторону магнита! Магнит свернул ее с пути и потянул к себе. Щелк! - гвоздик прилип к магниту.

Вывод: информация о том, что магнит притягивает металлические предметы подтвердилась.

         2.1. От чего же зависит сила магнита?

         Чтобы это узнать я проделала следующий опыт:

Я взяла три магнита разной формы (подкова, круг, брусок)  и разного размера.

Металлические предметы (гвоздики, монеты, скрепки) разложила по группам. Далее подносила по очереди магниты к разным группам и считала, сколько однотипных предметов сможет поднять каждый магнит. В результате было установлено, что один магнит поднимает больше предметов, чем другие.  Магнит отлично притягивает иголки и булавки. Их очень удобно подбирать с полу, если случайно рассыплешь.

     Вывод: Форма и размер магнита влияет на его силу. Подковообразные магниты сильнее прямоугольных, те, в свою очередь, сильнее, чем круглые. Среди магнитов, имеющих одну форму, сильнее будет магнит большего размера.

     2.2.  Всё ли притягивают магниты?

Это я выяснила в результате проведения следующего опыта.

Я взяла предметы из железа,  стали, золота, серебра, алюминия, пластмассы, бумаги, ткани.

   Поднесла магнит по очереди ко всем предметам. Затем поднесла магнит к поверхности холодильника, шкафа, стене, оконному стеклу.

В результате установила, что некоторые металлические предметы притягиваются к магниту, а некоторые не испытывают его притяжения. Предметы из золота, серебра и алюминия, так же как стекло и пластмасса не реагируют на магнит. К железной поверхности больших размеров магнит притягивается сам, будучи более легким.

Дело в металлах, из которых сделаны предметы. Все тела вокруг нас отличаются по своим магнитным свойствам. Например, сталь состоит из множества маленьких частиц, называемых "атомов". К слову сказать, всё на Земле и даже сама Земля состоит из атомов. Атомов в разных предметах разное количество и они подвижны. Чем более подвижны атомы, тем меньше они притягиваются магнитом. В металлических предметах атомы стоят на месте, образуя кристаллическую решетку. Она то и будет притягиваться магнитом.  Каждая из них представляет собой мини-магнит. Однако они направлены в разные стороны и взаимно уравновешивают друг друга.  Предметы, где малютки-магнитики выстраиваются, как полк солдат на параде, магнитятся. В других же малюсенькие магнитики «непослушные», упрямо не хотят выстраиваться и устраивают сплошной беспорядок. Такие предметы не притягиваются к магниту. Также я заметила, что предметы прикоснувшись к магниту тоже начинают притягивать. Если предметы некоторое время побудут в магнитном поле, атомы внутри них выстраиваются в ряд аналогично атомам в магните, и они приобретают свое собственное магнитное поле.  Магнитная инфекция опасна только для тех предметов, которые сами притягиваются к магниту.

Вывод:  Магниты обладают способностью притягивать предметы из железа, стали и некоторых других металлов и намагничивают их, а также намагничивать их. Предметы из золота, серебра и алюминия, так же как стекло, бумага, ткань и пластмасса не реагируют на магнит.
2.3. Может ли магнитная сила проходить сквозь предметы?

Для того, что бы это проверить я взяла газетный лист, фольгу, ткань, махровое полотенце, стекло и несколько скрепок.

Далее по очереди оборачивала магнит в газетный лист, фольгу, ткань, махровое полотенце и наблюдала, притягивал ли он скрепки или нет.

   Вывод: Поскольку магнетизм свободно проходит сквозь большинство предметов, не обладающих магнитными свойствами, магнит может передвигать скрепку силой притяжения.  Эксперимент показал, что магнит притягивает предмет через тонкий слой материала, но перестает притягивать, когда слой материала достигает определенной толщины.

2.4.   Может ли магнитная сила действовать сквозь воду?

Для проведения опыта мне потребовались: магнит, стеклянный кувшин, скрепка, вода.

В кувшин с водой я бросила скрепку. Прислонила магнит к стенке кувшина на уровне скрепки. И после того, как она приблизилась к стенке кувшина, медленно двигала магнит по стенке вверх. Скрепка перемещалась вместе с магнитом и поднялась вверх вместе с магнитом, пока не достигла поверхности воды. Таким образом, ее стало легко достать, не замочив рук.

   Вывод: Магнитная сила действует и сквозь стекло и сквозь воду. Если бы стенки кувшина были железными или стальными, скрепка все равно передвигалась бы, но слабее, потому что часть магнитной силы поглотила бы стенка кувшина.

   2.5. Что такое магнитное поле?

 Пространство вокруг магнита, где действуют магнитные силы, называют магнитным полем.  Магнитное поле - это невидимая глазу область вокруг магнита, мы ее никак  не ощущаем. И все-таки мы можем сделать его видимым, приложив некоторые старания. Лучше всего сделать это с помощью мелких железных опилок. Для этого необходимо насыпать железные опилки тонким ровным слоем на лист плотной бумаги.. Затем подвести под лист обыкновенный магнит и постучать слегка пальцем. Магнитные силы свободно проходят сквозь картон. В результате можно увидеть, что большая часть опилок собралась по концам магнита, которые называются полюсами, а меньшая расположилась вдоль всего магнита.

 Вывод: Металлические опилки располагаются вокруг магнита по линиям, которые показывают нам зону активности магнита. Эта зона и есть магнитное поле.  

2.6. Почему магниты могут не только притягиваться, но и отталкиваться?

Каждый магнит обладает двумя полюсами северным и южным, назвали их так по географическим полюсам Земли, на которые они указывают. И окрашены в красный и синий цвет не просто так. Северный полюс всегда окрашивают в синий цвет, а южный - в красный.  

Для опыта мне понадобились: веревка, пластилин, кусок картона, магниты.   с помощью пластилина я закрепила один магнит к карточке. Второй обвязала веревкой. концы веревки оставила свободными. Магнитом на веревке проводила над приклеенным магнитом, вращала по кругу. Затем привязывала магнит другим концом. В одном случае магниты отдалялись друг от друга, в другом старались соединиться.

Вывод: Одноименные полюсы магнита отталкиваются, а  разноименные полюсы притягиваются. Их взаимодействие происходит на расстоянии  и с определенной силой.

      Именно это свойство магнитов инженеры использовали для создания монорельсовой железной дороги. Внутри поезда и на рельсе закреплены  магниты. Одноименные полюса обращены друг к другу. Поезд практически парит над рельсами.

         3.     Компас и магнитная сила Земли.

         Из литературы, я узнала, что свойства магнита так же используются в компасе, приборе для определения сторон света.  Первыми  его использовали китайцы. В китайских летописях сохранилась такая легенда. Император Хуан-ди воевал с одним монгольским ханом. После поражения монголы стали отступать в пустыню, а китайские войска долго преследовали их. Однако монгольские всадники устроили хитрость: они подняли такую пыль, что она заслонила солнце. Когда же пыль рассеялась, монголы уже скрылись из виду. Преследователи бросались то в одну, то в другую сторону, но нигде не встречали даже признаков человеческого жилья. Они поняли, что заблудились. У них кончалось продовольствие, они стали страдать от невыносимой жажды. И тогда император Хуан-ди вспомнил про крошечного железного человечка, которого ему подарил один мудрец. Этот человечек, как его ни поставь, всегда показывал рукой на юг. Император установил человечка на своей колеснице и повел измученное войско в ту сторону, куда указывала рука человечка. И скоро все увидели знакомые места. Легенда, конечно, не может служить достоверным источником. Но есть и другие сведения о том, что компас действительно изобрели в Китае, примерно за 100—200 лет до нашей эры.  В Европе первый компас появился в 1200 году. Говорят, что Альберт Эйнштейн на всю жизнь запомнил тот день, когда ему, четырехлетнему   ребенку, подарили новую игрушку — компас. На всю жизнь сохранил он детскую   удивленность чудесными свойствами магнита, теми самыми свойствами, которые  тысячи лет назад волновали наших предков.

         Оказалось, что компас можно сделать самому.  Для того, что бы это проверить я взяла магнит, кусочек пенопласта, скрепки, емкость с водой. Сначала я намагнитила скрепку потерев ее об магнит. Затем положила скрепку на пенопласт закрепив клейкой лентой.  Опустила пенопласт в емкость с водой. Пенопласт встал в соответствии со сторонами света.

Проверила положение плавающего магнита и направление стрелки компаса. они совпали. Это происходит потому, что у Земли тоже есть магнитная сила. Она  заставляет все свободно движущиеся магниты ориентировать свои полюсы - один на Северный полюс, другой на Южный полюс. Это явление называется земной магнетизм.

Вывод: Земля ведет себя как большой магнит. У нее есть свое магнитное поле, которое ориентирует стрелку компаса по направлению своих полюсов. Дело в том, что в самом центре Земли имеется горячее твердое ядро, которое состоит из железа и никеля. Оно окружено жидкостью, состоящей из расплава этих металлов. Расплавленный слой не поспевает за вращением Земли, поэтому движется с запозданием. Ученые считают, что это является причиной "намагничивания" Земли. Линии магнитного поля идут от одного полюса к другому. Стрелка компаса ориентируется по этим линиям.

3.1.   Можно ли размагнитить магнит?

 Металлический предмет можно намагнитить. Для это я взяла иголку потёрла ее об магнит и приложила к металлическим опилкам. опилки прилипли к иголке. Но если нагреть намагниченную иголку так, чтобы она раскалилась, а потом дать остыть и снова попробовать опустить в железные опилки. Концы иголки больше не будут притягивать. Иголка размагнитилась. Почему? Домены, о которых я уже говорила  не стоят на месте, они непрерывно колеблются. Чем сильнее нагрето тело, тем быстрее и беспорядочнее они движутся. Понятно, что при накаливании иголки  «железная дисциплина» доменов исчезла, а вместе с ней исчезла и намагниченность.  

Есть еще один способ лишить магнит способности притягивать. Это ударить его несколько раз об пол. При ударе домены магнита будут "стряхиваться". В конце концов потеряют общность направления и магнитные свойства пропадут. Проверила это способ на намагниченной игле. Чем большее количество раз бросаешь иглу на пол, тем меньше в нем остается магнитной силы.

       Вывод: Размагнитить  магнит может огонь или удары. Они нарушают ровный строй атомов, поэтому исказится магнитное поле.

3.2.  Магнитная сила Земли

Вернемся к  магнитное поле Земли. Интересно, что оно тоже подвергается воздействию огня в виде Солнца. И на Земле может возникнуть магнитная буря. Если на Солнце происходит мощная вспышка, то усиливается солнечный ветер. Это вызывает возмущение земного магнитного поля и приводит к магнитной буре. Пролетающие мимо Земли частицы солнечного ветра создают дополнительные магнитные поля. Эти явления называют магнитными аномалиями (от лат. – отклонение). Магнитные аномалии бывают кратковременными и постоянными. Кратковременная аномалия – магнитная буря, постоянные аномалии – залежи железной руды на небольшой глубине. Магнитные бури причиняют серьёзный вред: они оказывают сильное влияние на радиосвязь, на линии электросвязи, многие измерительные приборы показывают неверные результаты. Они способны вызвать нарушения работы компаса и магнитных приборов. Земное магнитное поле надежно защищает поверхность Земли от космического излучения, которое оказывает губительное действие на живые организмы. А такое красивое явление как  Полярное сияние, также является результатом взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли. Вторгаясь в земную атмосферу, частицы солнечного ветра   направляются магнитным полем и фокусируются определённым образом, в результате чего возникает свечение, которое называют полярным сиянием.

3.3. Можно ли размагнитить компас?

4. Применение магнитов в жизни людей.

Мир магнитен.   Человека пронизывают мириады магнитных полей различного происхождения.  Мы привыкли к магниту и относимся к нему снисходительно, как к  атрибуту школьных уроков, порой даже не подозревая, сколько    магнитов вокруг нас. В нашей квартире десятки магнитов: в электробритве,    динамиках, магнитофоне, в банках с гвоздями, наконец. Сами мы — тоже магниты:  биотоки, текущие в нас, рождают вокруг причудливый пульсирующий узор магнитных  силовых линий. Земля, на которой мы живем, — гигантский голубой магнит. Солнце —   желтый плазменный шар — магнит еще более грандиозный. Магнит был хорошо известен древним людям и магнитные свойства уже тогда ими использовались. Магниты использовали древние строители. В китайских летописях есть описания магнитных ворот, через которые не мог пройти недоброжелатель с оружием.  Магнитную силу применяли в военных целях.

Использовали магниты и для развлечения. Тысячи лет назад бродячие фокусники Древней Греции странствовали по своей земле и давали удивительные представления. Они удерживали несколько тяжелых железных колец, которые висели, ничем не связанные между собой, одно под другим, не падая. Их секрет заключался в том, что кольца эти были сделаны из магнита. Более близкими к нам по времени были манипуляции одного англичанина. Его коронный номер - фокусник предлагал некоторым зрителям положить часы на стол, после чего он, не прикасаясь к ним, произвольно менял положение стрелок. Трюк,  естественно, проводился с помощью магнита.

Магниты постоянно вокруг нас. Я заметила, что магнитная сила используется повсюду. В школе прикрепляют плакаты к доске; магнитные крепления мебели, магниты есть в микрофонах, СВЧ, компьютерах, телевизорах, магнитную ленту используют в банковских картах и многое другое.

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. Лечение  магнитотерапией применяют еще со времен Гиппократа.

Для детей существует множество магнитных игр: доски для рисования, конструкторы, шашки, шахматы, буквы и цифры, магниты на холодильник и популярный сейчас НеоКуб. Главное быть аккуратным и не проглотить магнит.

5. Изготовление магнита в домашних условиях.

 1. Для этого надо взять длинный железный гвоздь и положить его вдоль направления, указанного компасом, то есть прямо по линии север - юг. Придётся подождать несколько дней, и гвоздь начнёт проявлять магнитные свойства - притягивать. стальные скрепки и кнопки.

 2. Магнит можно сделать и по-другому. Не надо ждать так долго, сделать это можно намного быстрее. Для  этого понадобятся гвоздь, проволока и батарейка.

  Нужно намотать проволоку на гвоздь, соединить ее концы с батарейкой и магнит готов – это электрический магнит. Такого рода магниты применяется на заводах.

Забавный случай был связан с электромагнитом. В середине 80-х годов прошлого века пронеслась волна об ученом слоне, который умел не только складывать и вычитать, но даже умножать, делить и извлекать корни. Делалось это следующим образом. Дрессировщик, например, спрашивал слона: "Сколько будет семью восемь?" Перед слоном стояла доска с цифрами. После вопроса слон брал хоботом указку и уверенно показывал цифру 56. Точно так же производились деление и извлечение квадратного  корня. Фокус также был достаточно прост: под каждой цифрой на доске был спрятан небольшой электромагнит. Когда слону задавался вопрос, в обмотку магнита, расположенного под цифрой, означающей правильный ответ, подавался ток. Железная указка в хоботе слона сама притягивалась к правильной цифре. Ответ получался  автоматически. Несмотря на всю простоту этой "дрессировки", секрет фокуса долгое  время не могли раскрыть, и "ученый слон" пользовался громадным  успехом.

Заключение.

 В ходе выполнения этой работы я узнала:

1.    Форма и размер магнита влияет на его силу.

2.    Магниты обладают способностью притягивать предметы из железа или стали, никеля и некоторых других металлов.

3.    Магнитная сила может проходить через предметы или вещества.

4.    Магниты могут не только притягиваться, но и отталкиваться.

5.    Земля ведет себя как большой магнит.

6.    Свойства магнитов люди использовали с древних времен, но особенно широко эти свойства  используются в наши дни.

    Таким образом, моя гипотеза, что способность магнита притягивать предметы это волшебство не подтвердилась. Это  природное явление.

Список литературы

1.    Большая книга экспериментов для школьников,- М.: Росмэн, 2009

2.    Гальдерштейн Л.Я. Занимательная физика, М.: Росмэн, 2000

3.    Карцев В. Магнит за три тысячи лет, - М.: Энергоатомиздат, 1988.

4.    Кларк Ф.  «Чудеса и тайны науки», - М.: Росмэн, 2005

5.    Леонович А.  «Я познаю мир. Физика. Энциклопедия»,- М.: ООО «Издательство АСТ», 2006

6.    Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка -М.: Азбуковник, 1999

7.    Познавательные опыты в школе и дома, -М.: Росмэн, 2001.

8.    Толстой Л. Сборник сочинений. "Магнит" - М.: Художественная Литература, 1987

9.    Чуянов В.А. Энциклопедический словарь юного физика, - М: педагогика, 1999