Исследовательская работа «Может ли магнит потерять свою силу?»

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №11

Тема исследовательской работы:

«Может ли магнит потерять свою силу?»

                                                       Выполнил: учащийся 4 класса а

                                                                          Романов Никита

г. Каменск – Шахтинский

2019 год

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
Введение	3
Глава 1. Магнетизм	5
1.1.История возникновения магнита	5
1.2. Виды магнитов	8
1.3.Свойства и сила магнита	9
1.4. Применение магнитов в жизни людей	12
Глава 2.  Загадка магнита	14
2.1. Что мы знаем о магнитах?	14
2.2. Можно ли размагнитить магнит?	15
Заключение	17
Список литературы	18
Приложения	19

Введение

Мне очень нравится узнавать новое. Недавно у меня появился магнит, с которым очень интересно играть.

Я думаю, трудно найти человека, которого в детстве не поражали удивительные свойства магнита. На значительном расстоянии, прямо через пустоту (не воздух же ему помогает) магнит способен притягивать тяжелые куски железа.

Не менее удивительно поведение магнитной стрелки компаса, упорно стремящейся повернуться на север, как бы ни вращали компас, пытаясь сбить ее с толку.

Магниты – важная часть нашей повседневной жизни.

Люди привыкли использовать силу магнита, она окружает нас повсюду.  Сейчас трудно назвать область науки, техники, а также домашнего хозяйства, где бы в той или иной форме не использовались магниты. С ее помощью работают многие приборы (компьютеры, микроволновые печи, автомобили), игрушки.

Магнит-важная часть нашей повседневной жизни. Это и обусловило актуальность и выбор темы исследования.

Если вдруг магниты перестанут работать, для нас это будет катастрофа, и мы сразу же это почувствуем, поэтому у меня возник вопрос: может ли магнит потерять свою силу или она у него навсегда?

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

Цель моего исследования - выяснить, может ли магнит потерять свою силу?

Поставленная цель определяет  задачи исследования:

- узнать, что такое магнит, магнитное поле и магнитная сила;

- выяснить в чём заключается сила магнита;

- выяснить, каким образом люди используют магниты в жизни;

- определить, какие факторы влияют на изменение силы магнита. 

Базу исследования составили четыре группы источников. К первой  отнесены авторские издания по исследуемой проблематике. Ко второй отнесены специализированные периодические издания. К третьей – справочная и энциклопедическая литература. И к четвертой отнесены специализированные веб-сайты.

При проведении исследования были использованы следующие методы:

·поиск и изучение необходимой информации, ее обобщение и анализ;

·проведение экспериментов по изучению свойств магнита, их изменении и представление результатов в фотоотчете;

·проведение тестирования среди учащихся;

·анализ полученных данных.

Объект исследования – магнит.

Предмет исследования – свойства магнитов.

Гипотеза:  могу предположить, что сила магнита зависит от    воздействия  окружающей его среды.

Работа состоит из введения, глав основной части, выводов (заключения), приложения, списка литературы.

Во введении  обоснована актуальность выбора темы, определены предмет, объект, цель и соответствующие ей задачи, охарактеризованы методы исследования и источники информации, выявлена проблема и поставлена гипотеза.

В первой главе рассмотрен исторический аспект данной темы, даны основные понятия. Во второй главе подробно рассматривается значение магнита в жизни человека.

В третьей главе речь представлены результаты тестирования учащихся, а также приводится описанием экспериментов с фотоотчетом.

Результаты исследования и материалы данной работы могут быть использованы в рамках урочной и внеурочной деятельности: на уроках «Окружающий мир», «Физика», при работе над индивидуальными проектами.

Глава 1. Магнетизм.

1.1.              История возникновения магнита.

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

Первые залежи магнетита были обнаружены на территории современной Греции, в области Магнисия. Так и получилось название «магнит»: сокращение от «камень из Магнисии». Кстати, сама область называется по племени магнетов, а те, в свои очередь, берут своё имя у мифического героя Магнета, сына бога Зевса и Фии.

Конечно, такое прозаическое объяснение происхождения названия не удовлетворило людские умы. И была придумана легенда о пастухе по имени Магнус. Рассказывали, что он странствовал со своими овцами и вдруг обнаружил, что железный наконечник его посоха и гвозди в его башмаках прилипают к странному чёрному камню. Так был открыт магнит.

Интересный факт из истории магнитов. Прах пророка Магомета хранится в железном сундуке и находится в пещере с магнитным потолком, из-за чего сундук постоянно висит в воздухе без дополнительных опор. Правда, убедиться в этом может лишь правоверный мусульманин, совершающий паломничество в храм Каабы. А вот древние языческие жрецы частенько использовали этот приём для явления чуда.

Не стоит забывать, что древнейшая история развивалась на нескольких континентах. Магнит в Центральной Америке был известен, пожалуй, ещё раньше, чем в Евразии. На территории современной Гватемалы были найдены «толстые мальчики» - символ сытости и плодородия – сделанные из магнитных пород.

Индейцы делали изображения черепах с магнитной головой. Поскольку черепаха умеет ориентироваться по сторонам света, это было символично.

Использовать магнит как указатель сторон света догадались в Китае, но никто не проводил теоретических исследований на эту тему.

А вот научные труды европейских средневековых учёных не обошли магнит стороной. В 1260 году Марко Поло привёз магнит из Китая в Европу – и понеслось. Пётр Перегрин в 1296 году издал «Книгу о магните», где было описано такое свойство магнита, как полярность. Пётр установил, что полюса магнита могут притягиваться и отталкиваться.

В 1300 году Иоанн Жира создал первый компас, облегчив жизнь путешественникам и мореплавателям. Впрочем за честь считаться изобретателям компаса борется несколько учёных. Например, итальянцы свято уверены, что первым изобрёл компас их соотечественник Флавио Джойя.

В 1600 труд «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов» английского врача Уильяма Гильберта расширил границы знаний об этом предмете. Стало известно, что нагревание способно ослабить магнит, а железная арматура может усилить полюса. Так же оказалось, что сама Земля является огромным магнитом.

В 1701 астроном Э.Галлей опубликовал свои труды по изучению геомагнитных полей. Вскоре была доказана связь между полярным сиянием и магнитными бурями.

Кстати, любопытно, откуда взялось название «магнитная буря». Оказывается, бывают дни, когда стрелка компаса перестаёт указывать на север, а начинает беспорядочно кружиться. Это может продолжаться несколько часов или даже несколько суток. Поскольку первыми данный феномен обнаружили моряки, то и окрестили явление красиво – магнитной бурей.

Настоящий прорыв произошёл в 1820 году. Как всякие великие открытия, и это произошло случайно. Просто преподаватель в университете, Ганс Христиан Эрстед, на лекции решил продемонстрировать студентам, что между электричеством и магнитом нет никакой связи, они не влияют друг на друга. Для этого физик включил электрический ток рядом с магнитной стрелкой. Велик же был его шок, когда стрелка отклонилась! Это позволило открыть связь электричества и магнитных полей. Так наука сделал огромный рывок вперёд.

Узнав об открытии Эрстеда, французский физик Андре Ампер провёл ряд опытов. Он объяснил связь электричества и магнитного поля. На основе его исследований в 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изобрёл первый электромагнит. Так зародилась современная электротехника. Увы, сам изобретатель умер в бедности и безвестности: слишком сложным для умов того времени было его открытие.

В начале XX века, опираясь на связь магнитных бурь с количеством пятен на солнце, наш соотечественник Александр Чижевский предположил, что солнечная активность влияет на живых существ и на явления социума: революции, войны, эпидемии. В то время его труд сочили абсурдным и смешным, но теперь факт такого влияния Солнца на человечество доказан.

1.2.          Виды магнитов.

С точки зрения физики выделяют три типа магнитов: постоянные, временные и электромагниты. Первые заряжаются раз и навсегда, вторые работают только в магнитном поле, третьи – только когда есть ток.

Все постоянные магниты делятся на естественные и искусственные. Естественные – это магнитный железняк, например. Он сам по себе притягивает к себе металлические предметы, ничего с ним для этого делать не нужно. Или вот матушка-Земля – тоже естественный магнит. Только притягивает она не металл, а всё подряд. В том числе и нас свами.

Самый крупный известный естественный магнит находится в Тартусском университете. Его масса 13 кг, а подъемная сила 40 кг.

Искусственные постоянные магниты делаются людьми, и их типы зависят от материала, из которого сделан магнит.

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.

Временные магниты – это изделия из металлов, которые намагничиваются, попадая в магнитное поле и получают ненадолго способность самим притягивать другие металлические предметы. Например, скрепки и гвозди.

Электромагниты образуются с помощью намотанной проволоки, по которой пускают ток. На электромагнитах работает наша с вами техника.

1.3. Свойства и сила магнита.

Рассмотрим основные свойства магнитов. Если к магнитной стрелке поднести магнит, то можно заметить, что северный полюс стрелки будет притягиваться к южному полюсу магнита и отталкиваться от его северного полюса. Южный полюс стрелки будут отталкиваться от южного полюса магнита и притягиваться к северному полюсу.

Таким образом, разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные – отталкиваются.

Поднесите магнит к магнитной стрелке разными концами. Посмотрите, в какую сторону повернется стрелка.

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита существует магнитное поле. Выясним, как располагаются магнитные линии магнитного поля постоянных магнитов. Положим магнит на стол и накроем его стеклом. Посыпав его железными опилками, мы получим картину магнитного поля постоянного магнита. Аналогично можно получить магнитные линии магнитного поля двух магнитов, обращенных друг к другу одноименными и разноименными полюсами.

Все свойства магнита можно определить экспериментальным путем.

1) Всё ли притягивают магниты?

Проведем опыт (приложение 1).

Требуется:

·  предметы из дерева, металлов, пластмасс, стали, бумаги;

·  магнит.

Ход опыта:

·      разделим все предметы на две группы: металлические и не металлические;

·      поднесем магнит по очереди к предметам первой и второй  группы.

Результат:

некоторые металлические предметы притягиваются к магниту, а некоторые не испытывают его притяжения.

Вывод:  магниты обладают способностью притягивать предметы из железа или стали, никеля и некоторых других металлов. Дерево, пластмасса, бумага, ткань не реагируют на магнит.

2) Все ли магниты имеют одинаковую силу?

Для проведения этого опыта нам потребуются:

·  магниты разной формы и разного размера;

·  металлические предметы (шурупы, монеты, гайки);

Ход опыта:

·      разложим предметы, разделив их по типам;

·      поднесем по очереди магниты к разным предметам и подсчитаем, сколько однотипных предметов сможет поднять каждый магнит.

Результат:

одни магниты поднимают больше предметов, чем другие (приложение 2).

Вывод: форма и размер магнита влияет на его силу. Подковообразные магниты сильнее прямоугольных. Среди магнитов, имеющих одну форму, сильнее будет магнит большего размера.

3) Может ли магнитная сила проходить через предметы?

    Чтобы это проверить, я провёл опыт (приложение 3).

1.    В стакан с водой бросил шуруп.

2.    Прислонил магнит к стенке стакана на уровне шурупа. И после того, как он приблизился к стенке стакана, медленно двигал магнит по стенке вверх.

Шуруп перемещался вместе с магнитом и поднялся вверх вместе с магнитом.   Это происходит потому, что магнитная сила действует и сквозь стекло и сквозь воду.

  Вывод:  магнитная сила может проходить через предметы и вещества.

4) Зависит ли сила притяжения от расстояния между телами?

Проведем опыт (приложение 4).

Требуется:

·  три магнита разных размеров;

·  несколько металлических предметов;

·  линейка.

Ход опыта:

·      разложим на столе магниты в ряд на расстоянии 10 см друг от друга;

·      положим на стол линейку и вплотную к ней разложим монеты, но на расстоянии от магнитов;

·      потихоньку подталкиваем линейку с монетами в сторону магнитов.

Результат:

одни монеты притягиваются к магниту сразу же, другие – только тогда, когда приблизятся к магнитам на близкое расстояние.

Вывод:

магниты притягивают даже на расстоянии. Чем больше магнит, тем больше сила притяжения и тем больше расстояние, на котором магнит оказывает свое воздействие.

Магниты обладают свойством притягивать металлические предметы. Магнитная сила может действовать через различные предметы и на значительном расстоянии.  Не все магниты одинаковы, разные магниты имеют разную силу, эта сила зависит от формы и размера магнита.

5)   Магнетизм Земли

Но только ли магниты способны притягивать к себе?

Земля ведёт себя как большой магнит: у неё есть своё магнитное поле. Считается, что это явление вызвано железом и никелем  во внутреннем ядре Земли, которое  вращается вместе с земным шаром. Линии  магнитного поля идут  от одного полюса к другому. А вот колебания этого поля - магнитные бури  зависят уже не от планеты, а от ближайшей звезды. В моменты вспышек на Солнце в пространство исторгаются потоки частиц. Их называют солнечным ветром. Через сутки - двое частицы долетают до Земли. Бомбардируя магнитное поле нашей планеты, они вызывают магнитные бури, северные сияния.

1.4. Применение магнитов в жизни людей. 

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.

Использовали магниты и для развлечения. Тысячи лет назад кабиры (так называли бродячих фокусников 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. Секрет кабиров заключался в том, что кольца эти были сделаны из магнита.

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. Дверца холодильника притягивается к самому холодильнику с помощью магнитной силы. Есть магнитные игры, например, магнитные пазлы, магнитный футбол. Я тоже использую эту силу, прикрепляю к металлической копилке ключи от нее, чтобы они не потерялись.

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.

О магнитах люди узнали давно и стали использовать его свойства в своих целях. Раньше использовали только естественные магниты – кусочки магнетита, сейчас большинство магнитов – искусственные. А самые сильные их них – электромагниты, которые используют на предприятиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2.  Загадка магнита.

2.1 Что мы знаем о магнитах?

В ходе выполнения данной работы мною был проведен опрос учащихся 4, 9  классов (приложение 5).

Цель данного опроса – выявить, что знают учащиеся об истории  магнита, его свойствах, о магнитном поле в разных возрастных группах.

Всего было опрошено 87 человек.

В ходе данного опроса было выявлено следующее:

28 % - владеют знаниями о магните

49 % - данная тема вызывает затруднение

23 % - ответили верно, в основном это учащиеся 9 классов

    Особую трудность  вызвал вопрос о названии региона, где нашли магнит.

Проанализировав результаты опроса, я сделал  следующие выводы:

1.       Знания о магните и его свойствах   у большинства опрашиваемой аудитории минимальны.

2.       Практически никто из моих ровесников не знает о свойствах магнита, хотя ежедневно с ними сталкиваются.

2.2. Можно ли размагнитить магнит.

Опыт 1. Можно ли воспрепятствовать действию магнитной силы? (приложение 6)

Для того, что бы это проверить я взял газетный лист, большое полотенце и железные монеты.

1.       Обернул магнит в бумагу и проверил, притягивает ли он железные монеты.

2.       Обернул магнит в несколько раз сложенное полотенце и проверил, притягивает ли он железные монеты.

Опыт 2. Воздействие холодом. Замораживание. (приложение 7)

Я взял свой магнит и положил на сутки в морозильную камеру при температуре –16 ⁰С. Магнит продолжал притягивать железные предметы.

Опыт 3. Воздействие высокой температурой. Кипячение. (приложение 8)

На 30 минут я поместил магнит в кипящую воду. Магнит продолжает притягивать железные предметы.

Опыт 4. Нагревание. (приложение 9)

Я поместил магнит на открытый огонь газовой плиты. Для безопасности со мной рядом был папа. Магнит нагрелся до красна. После остывания магнит предметы не притягивал.

Органы чувств человека не способны видеть магнитное поле, но вспомогательные устройства доказывают, что магнитное поле существует.

Опыт 5. Наличие магнитного поля. (приложение 10)

Я насыпал на бумагу железную стружку и посреди бумаги положил магнитный круг. Стружка перемещалась, образовывая дуги вокруг полюсов магнита. Рисунок, который образовала стружка - это рисунок линий магнитного поля магнитного круга.

Зная, уже свойство железа намагничиваться я создал свой  искусственный магнит – гвоздь!                                  

 Для того чтобы сделать магнит,  необходимо просто «направить» магнитные домены металла в одном направлении: надо магнит двигать постоянно в одном направлении вдоль гвоздя. 

 И повторил опыт с ним.

Гвоздь накалился докрасна - после остывания уже не притягивал булавку.

Вывод: Размагнитить магнит можно, если нагреть его до температурной границы,  при которой он начинает терять свою  магнитную силу.

Если мы хотим в течение длительного времени сохранить магнитные свойства «рукотворного магнита», нужно приложить усилия к тому, чтобы домены не вернулись к прежнему хаотическому расположению. Для этого магнит не нужно  нагревать.

Заключение

Сложив результаты своих наблюдений и информацию, полученную из дополнительных источников, я пришел к общему выводу:
1. сила магнита зависит от:

¾   размера самого магнита

¾   расстояния между магнитом и притягивающимся предметом

¾   материала изготовления предметов

2. магнит может потерять свою силу от:

¾   нагревания до критической температуры (в литературе ее называют точка Кюри)

¾   наличия других магнитных полей вблизи 

Изучая свойства магнита, я пришел к выводу - дети тоже ферромагнетики! А окружающий нас мир огромный магнит, от которого мы пока растём, намагничиваемся: добротой и лаской, тягой к знаниям.

      Жизнь всегда будет полна загадок. И наряду с самыми сложными – загадками жизни и Вселенной – загадка магнита всегда будет давать пищу для любознательного ума!

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.     Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006. – 260 с.

2.     Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Том 7 – Москва, 1994.

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

4.     Карцев В.П.. Магнит за три тысячелетия. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 190 с.: ил. – (Научно-попул. б-ка школьника).

5.     Перельман Я.И.. Занимательная физика. В 2-х кн. Кн. 2 / Под ред. А.В. Митрофанова. – М.: Наука, 1986. – 272 с., ил.

6.     Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 480 с.

7.     https://fb.ru/article/74675/vyi-znaete-gde-nahodyatsya-magnitnyie-polyusa-zemli

8.     http://www.radteh.ru/istoki/5.html

9.     http://www.bolshoyvopros.ru/questions/3744-dlja-chego-ispolzujut-magnity.html

10. https://montessoriself.ru/svoystva-magnita-dlya-detey/

11. https://studbooks.net/1979112/matematika_himiya_fizika/estestvennye_iskusstvennye_magnity

12. https://www.promvishivka.ru/istoria_magnita.html

Приложение 1

Приложение 2

      

Приложение 3

Приложение 4

 

Приложение 5

Опрос «Что мы знаем о магнитах?»

1.Как называется регион, в котором нашли камень с замечательными свойствами - магнит? 

 Магнитогорск  

 Магнессия  

 Магнитландия  

2.Что можно считать простейшим и самым маленьким магнитом? 

 Электрон  

 Протон  

 Нейтрон  

 Магнитрон  

3. При каком внешнем воздействии на магнит он теряет способность магнититься? 

 При охлаждении  

 При нагревании  

 При намокании  

4. Существует ли связь между электричеством и магнетизмом? 

 Да  

 Нет  

5.Что является источником магнитного поля?  

 Покоящаяся заряженная частица  

 Любое заряженное тело  

 Любое движущееся тело  

 Движущаяся заряженная частица  

6. Где находятся магнитные полюса Земли?

 вблизи географических полюсов

 на географических полюсах 

 могут быть в любой точке земли 

 один на экваторе, другой на географическом полюсе

7. Можно ли с помощью компаса ориентироваться относительно сторон света?

 да

 нет 

8. Влияет ли магнитное поле Земли на здоровье человека?

 да

 нет 

Приложение 6

          

Приложение 7

  

Приложение 8

Приложение 9

 

Приложение 10