Развитие межпредметных связей физики и химии на примере электромагнитных явлений

Предпросмотр материала:

Развитие межпредметных связей физики и химии на примере темы: «Электромагнитные явления»

Электромагнитное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. Одним из проявлений этого взаимодействия, наряду с электричеством, является магнетизм, то есть форма взаимодействия движущихся электрических зарядов, осуществляемая на расстоянии посредством магнитного поля.

Для междисциплинарного изучения есть смысл рассмотреть тему на примере изучения магнитных свойств твердых тел (химических веществ) и их практическом применении.

Поскольку взаимодействие осуществляется посредством магнитного поля, изучение необходимо начать именно с этого.

1. Магнитное поле. Источники магнитного поля

Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения^.Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты).

Магнитный момент — основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Магнитным моментом обладают элементарные частицы, атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул.

Существует несколько типов взаимодействия материалов с магнитным полем, поэтому далее изучается каждый из типов в отдельности

2. Изучение магнитных свойств ферромагнетиков

Материалы которые, обычно, и считаются магнитными; они притягиваются к магниту достаточно сильно, так что притяжение ощущается. Только эти материалы могут сохранять намагниченность и стать постоянными магнитами. В этом разделе изучаются свойства и представители ферромагнетиков среди химических элементов и сложных веществ: Fe, Со, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er и других.

Остаточная намагниченность — намагниченность, которую имеет ферромагнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю.

3. Изучение магнитных свойств ферримагнетиков

Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты атомов различных подрешёток ориентируются антипараллельно, как и в антиферромагнетиках, но моменты различных подрешёток не равны, и, тем самым, результирующий момент не равен нулю. Ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью. Свойствами ферримагнетиков обладают некоторые упорядоченные металлические сплавы, но, главным образом, различные оксидные соединения, среди которых наибольший практический интерес представляют ферриты.

4. Изучение магнитных свойств парамагнетиков

Вещества, такие, как платина, алюминий, и кислород которые слабо притягиваются к магниту. Этот эффект в сотни тысяч раз слабее, чем притяжение ферромагнитных материалов, поэтому оно может быть обнаружено только с помощью чувствительных инструментов, либо с помощью очень сильных магнитов.

5. Изучение магнитных свойств диамагнетиков

Вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. По сравнению с парамагнитными и ферромагнитными веществами, диамагнитные вещества, такие как углерод, медь, вода и пластики ещё слабее отталкиваются от магнита. Все вещества, не обладающие одним из других типов магнетизма, являются диамагнитными; к ним относится большинство веществ. Силы, действующие на диамагнитные объекты от обычного магнита, слишком слабы.

Следует упомянуть и другие виды магнетизма магнетизма, например, спиновые стёкла, суперпарамагнетизм, супердиамагнетизм и метамагнетизм.

6. Сформулировать понятие антиферромагнетик и ферромагнитная жидкость

Антиферромагнетик — вещество, в котором установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов.

Среди элементов антиферромагнетиками являются твёрдый кислород, а также ряд редкоземельных металлов. При более низких температурах они становятся ферромагнетиками. Наиболее простыми антиферромагнетиками являются: MnSO_4, FeSO_4,CoSO_4,NiSO_4, MnCO_3,FeCO_3,CoCO_3, NiCO_3, MnO, FeO и др.

Ферромагнитная жидкость — жидкость, сильно поляризующаяся в присутствии магнитного поля. Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных или ферримагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода. Действительно ферромагнитные жидкости в настоящее время создать сложно.

7. Изучение основных законов и уравнений магнетизма

Современная теория магнетизма базируется на следующих основных уравнениях и законах: Закон электромагнитной индукции Фарадея, Закон Ампера, Закон Био — Савара — Лапласа, Сила Лоренца, Теорема о циркуляции магнитного поля.

8. Постоянные магниты и электромагниты. Применение

Постоянный магнит — изделие, изготовленное из ферромагнетика, способного сохранять остаточную намагниченность после выключения внешнего магнитного поля. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Редкоземельные магниты — сильные постоянные магниты, сделанные из сплавов редкоземельных элементов. Наиболее часто используемыми редкоземельными металлами, применяемыми в магнитах, являются неодим и самарий. Существует большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но наиболее часто используются сплавы Nd-Fe-B и Sm-Co.

Электромагнит — устройство, магнитное поле которого создаётся только при протекании электрического тока.

Возможные темы семинарских занятий: «Ферромагнетики. Свойства и типичные представители», «Ферримагнетики. Свойства и представители», «Парамагнетики и их свойства», «Диамагнетики», «Антиферромагнетики», «Ферромагнитная жидкость. Применение», «Основные уравнения и законы магнетизма», «Постоянные магниты, сплавы применяемые при изготовлении», «Электромагниты. Применение в повседневной жизни».

Тему электромагнитные явления в авторских программах физики чаще всего рассматривают в курсе изучения основных физических свойств твердых тел, а также при изучении темы электрические явления. При междисциплинарном изучении используется комплексный подход курса физики выше указанных тем и курса химии в разрезе физических свойств, а также взаимодействия химических веществ.

Развитие межпредметных связей физики и химии на примере электромагнитных явлений

Статьи

DOCX

01.02.2026

Статьи

Файл будет скачан в формате:

DOCX

Автор материала

Матвеев Денис Юрьевич

учитель

На сайте: 4 года и 9 месяцев
Всего просмотров: 415
Подписчики: 0
Всего материалов: 5

415
просмотров
5
материалов
0
подписчиков

Настоящий материал опубликован пользователем Матвеев Денис Юрьевич.
Инфоурок является информационным посредником. Всю ответственность за опубликованные материалы несут пользователи, загрузившие материал на сайт. Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете на материал.