Волшебство магнита



Трудно себе представить современного человека, который никогда бы не использовал магнит. Нас окружают множество магнитов. Магниты есть в каждом доме. Это чудо используют везде: в технике, мебели, одежде, игрушках. Даже наша планета является одним огромным магнитом. Возможности магнита поражают воображение и вызывают желание экспериментировать. Цель исследования — выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства. При этом были использованы такие методы как: поиск и изучение информации, наблюдение и опыты, анализ данных, обобщение.

В ходе исследования были определены факторы, которые могут говорить о том, что магнит уникальная вещь, без которой практически невозможно обойтись в современном мире.

Обобщая результаты исследования, можно сделать вывод, что выдвинутая гипотеза о том, что форма магнита влияет на его свойства, подтвердилась. В результате исследования была реализована цель данной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

Материалы данного исследования подходят для расширения знаний о свойствах магнита. А также могут послужить началом для дальнейшего и более глубокого изучения свойств магнита и применение его в быту или использование в промышленности.

Ключевые слова: магнит, магнетизм, магнетит, электромагнит.

Введение

Трудно себе представить современного человека, который никогда бы не использовал магнит. Нас окружают множество магнитов. Магниты есть в каждом доме. Это чудо используют везде: в технике, мебели, одежде, игрушках. Даже наша планета является одним огромным магнитом. Возможности магнита поражают воображение и вызывают желание экспериментировать.

Актуальность исследования заключается в том, что материалы нашего исследования помогут многим людям расширить знания о свойствах магнита для использования его в быту.

Цель проектной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

Объект исследования: Магниты разной формы.

Предмет исследования: Свойства магнитов разной формы.

Гипотеза: я предположил, что форма магнита влияет на его свойства.

Для достижения цели исследования и подтверждения гипотезы проекта необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Ознакомиться с литературой по данному вопросу.
2. Подобрать метод исследования.
3. Провести эксперимент.
4. Сделать выводы.

Методы исследования:

Поиск и изучение информации.

Наблюдение и опыты.

Анализ данных.

Обобщение.

1. Обзор литературы и определение теоретической базы исследования

Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно.

Сила, которой обладает магнит, называется магнетизм. Вызывается она магнитными полями [1].

Магнитное поле — это невидимая глазу область вокруг магнита, внутри которой ощущается воздействие магнита на внешние объекты.

Магнитная сила — сила, с которой предметы притягиваются к магниту.

Магнит — это тело, обладающее собственным магнитным полем. Он способен притягивать предметы из железа и его сплавов, а также притягивать или отталкивать любой другой магнит. Магниты, подвешенные на веревке, всегда указывают в направлении север-юг. Магнит всегда имеет пару магнитных полюсов, которые нельзя разделить. Их часто называют «северным полюсом» и «южным полюсом». Одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные полюса притягиваются [2].

С открытием магнита связано немало легенд.

Одна из них рассказывает о пастухе по имени Магнус (у Льва Толстого в рассказе для детей «Магнит» этого пастуха зовут Магнис). Он обнаружил однажды, что железный наконечник его палки и гвозди сапог притягиваются к чёрному камню. Этот камень стали называть «камнем Магнуса» или просто «магнитом», по названию местности, где добывали железную руду (холмы Магнезии в Малой Азии).

По другой легенде магнит открыли древние греки более двух тысяч лет тому назад и назвали его так в честь древнего турецкого города Магнесия (теперь это турецкий город Маниса), где этот минерал нашли.

«Официально» открытие магнетизма принадлежит греческому ученому Фалесу из Милета, который в V в. до н. э. впервые пытался объяснить невидимую силу магнитного железняка: «У магнита жизнь находится внутри, потому что она движет железо».

Магнитом его называли вплоть до средних веков, затем появилось название магнитный железняк, а в 1845 году — современное название — магнетит [3].

Кусочки магнетита называют естественными (природными) магнитами.

Магнетит — минерал, который входит в состав железной руды, у него металлический блеск, обычно образует красивые кристаллы, а также может встречаться в россыпях.

Очень красивые кристаллы происходят из Швейцарии. Самые крупные месторождения находятся в Норвегии, России (Урал, Курская магнитная аномалия), США (горы Адирондак, Магнет-Коув и т. д.), на Украине (Криворожский бассейн). Добывается магнетит и в Германии, Румынии, ЮАР.

Со временем люди научились изготавливать магниты искусственным путем и сделали их более мощными, и тогда они стали незаменимым элементом в промышленном производстве [4].

Они бывают трёх видов:

— постоянные магниты;

— временные магниты;

— электромагниты.

Постоянные магниты, изготовляют из «магнитно-твердых» материалов. Их магнитные свойства не связаны с использованием внешних источников тока.

Временные магниты — это магниты, которые действуют как постоянные магниты только тогда, когда находятся в сильном магнитном поле, и теряют свой магнетизм, когда магнитное поле исчезает. В качестве примера можно привести скрепки и гвозди, а также другие изделия из «мягкого» железа.

Электромагниты представляют собой металлический сердечник с индукционной катушкой, по которой проходит электрический ток [5].

Искусственные магниты могут быть сделаны в любых вообразимых формах: в виде диска, кольца, цилиндра, сегмента, параллелепипеда, т. е. любой разумной геометрической фигуры.

Несмотря на то, что удивительные свойства магнитов известны давно человечеству, активно их применять начали сравнительно недавно: менее двухсот лет назад.

Современный мир уже невозможно представить себе без магнитов. Их применяют в самых разных областях промышленности. Множество изобретений основано на магнитных свойствах. Очень ценным и может быть самым ранним изобретением для человечества стал магнитный компас. (В Древнем Китае самое простое устройство появилось в 3 веке до н. э.) [6].

В современном мире магниты везде: телефоны, компьютеры, наушники, банковские карты.

В спец, технике они помогают поднимать тяжёлые грузы на заводах, при строительстве и ремонте, в т. ч. подводных сооружений.

Магнитные игры (например: магнитные пазлы, магнитный футбол, шашки и шахматы, магнитные доски и конструкторы.)

Самые быстрые в мире поезда — магнитно-левитирующие. Они в прямом смысле словно летят над рельсом. Прокатиться на таком можно в Китае, Японии, Германии и Южной Корее.

В медицине магнитные свойства тоже широко используются. Изобретено множество приборов. Например: МРТ- магнитный томограф, который буквально „ видит» человека изнутри.

Земля и Солнце — это огромные магниты, вокруг которого образуется магнитное поле. Вся живая природа: растения, животные, люди испытывают на себе воздействие ее магнетизма, который нужен всему земному, как вода, воздух, пища или солнечный свет [7].

2. Практическое исследование свойств магнитов различных форм

2.1 Описание методики и процедура исследования

С целью выяснения влияния формы магнита на его свойства было проведено наблюдение и опыты. Опыты проводились в домашних условиях, при соблюдении техники безопасности и в присутствии взрослых [8].

Магниты изготавливают различных форм и размеров. Для нашего исследования мы выбрали три вида: «подкова», «брусок», «кольцо». Причем, магнит в форме кольца имел меньший размер. Для чистоты эксперимента мы использовали магниты, состоящие из одинакового сплава.

1-й эксперимент. Притяжение.

Мы разложили в три коробки различные металлические предметы: гвозди, кнопки, монеты (номиналом в 1 рубль) по группам. Приложение 1.

Затем подносили по очереди магниты к разным коробкам, так что бы магниты взаимодействовали с предметами двумя сторонами. Затем подсчитали, сколько однотипных предметов сможет поднять каждый магнит. Полученный результат поместили в таблицу 1.

Таблица 1

Тип магнита	Гвозди	Монеты	Кнопки	Поднято предметов
Кольцо	37	12	38	87
Подкова	15	5	25	45
Брусок	15	5	25	45

В результате было установлено, что магниты в форме бруска и подковы притянули одинаковое количество предметов. А магнит в форме кольца в два раза больше.

2-й эксперимент. Магнитное поле.

Для этого опыта, кроме наших магнитов, мы взяли ёмкость с металлическим порошком. Металлический порошок — это мелкие частицы минерала «Магнитный железняк».

Поочерёдно подносили каждый магнит к ёмкости, прижимая разными сторонами.

Полученный результат поместили в таблицу 2.

Таблица 2

Тип магнита	Результат	Примечание
Кольцо	Форма кольца	Притягивает весь магнит
Подкова	Два круга	Притягивают только концы
Брусок	Один круг	Притягивают только концы

В итоге стало понятно, что разные формы магнита по — разному притягивают порошок. Это происходит от действия магнитного поля вокруг магнитов.

3-й эксперимент. Электромоторчик.

С помощью интернета и необходимых инструментов и деталей, мы соорудили магнитный электромоторчик, который работает от двух батареек. В его состав входит: две деревянные палочки, вилочки, отсек для батареек, кольцо из проволоки, магнит, подставка из пенопласта. Под воздействием магнита кольцо из проволоки начинает крутиться. Затем мы по очереди подносили наши магниты к механизму. Мы заметили, что от магнита в форме кольца проволока крутится лучше. А брусок и подкову нужно подносить так, чтобы на проволоку были направлены концы магнита.

2.2 Выводы и использование результатов

После проведенного исследования можно сделать следующие выводы.

Во-первых, магниты разных форм могут притягивать, как равное количество предметов, так и разное. Причем магнит меньшего размера может притянуть больше предметов, чем магнит большего размера.

Во-вторых, магниты разной формы различаются действием своего магнитного поля.

И в-третьих, для выбора формы магнита при использовании в быту нужно учитывать силу его магнитного поля.

Материалы данного исследования подойдут для использования в научной сфере. Например, для расширения знаний о свойствах магнита учащихся.

Помимо этого, результаты нашего исследования можно применить при изготовлении некоторых приборов в домашних условиях. Мы выяснили, что самостоятельно можно изготовить такие предметы, как электромагнит, компас, различные магнитные игры и игрушки и многое другое. Например, при самостоятельном изготовлении компаса необходим магнит в форме бруска. При изготовлении игрушек и игр важно подобрать такую форму магнита, которая обеспечит необходимое притяжение с нужным предметом. Электромагнит так же имеет свои виды, необходимые для изменения свойства притяжения.

Хочется отметить, что изучение магнита является очень познавательным и увлекательным делом и вызывает желание продолжать изучение его свойств, в первую очередь для применения в быту и использовании в промышленности. Именно все вышеперечисленные факторы могут говорить о том, что магнит уникальная вещь, без которой практически невозможно обойтись в современном мире.

Заключение

Обобщая результаты исследования, можно сделать вывод, что наша гипотеза о том, что форма магнита влияет на его свойства, подтвердилась. В результате исследования была реализована цель данной работы: выяснить, влияет ли форма магнита на его свойства.

В ходе исследования были реализованы и задачи данной работы:

1. Ознакомиться с литературой по данному вопросу.
2. Подобрать метод исследования.
3. Провести эксперимент.
4. Сделать выводы.

Проанализировав результаты проделанной работы, я сделал вывод о том, что данные материалы подходят для расширения знаний о свойствах магнита. Также они могут послужить началом для дальнейшего и более глубокого изучения свойств магнита, возможностей применения его в быту или использования в промышленности.

Приложение 1

Литература:

1. Л. Г. Касьяненко, А. Н. Пушков. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
2. Плетнев С. В. Магнитное поле, свойства, применение: Научное и учебно-методическое справочное пособие. — СПб.: Гуманистика, 2004.— 624 с.
3. Карцев В. П. Путешествие в мир магнитов: [для ст. школ. возраста] /В. П. Карцев; ил. Е. В. Станиковой. — М.: Просвещение, 2008. — 160 с.: ил.
4. Постоянные магниты: Справочник/Альтман А. Б., П 63 Герберг А. Н., Гладышев П. А. и др,; Под ред. Ю. М. Пятина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1980. — 488 с., ил.
5. Сливинская Л. Г. Электромагниты и постоянные магниты. Учебное пособие для студентов вузов. М., «Энергия», 1972. — 248 с. с ил.
6. Я познаю мир:Дет. энцикл.: Физика/Сост., худож. А. А. Леонович; Под общ. ред. О. Г. Хинн,— М.: ООО «Издательство АСТ- ЛТД», 1998.- 480 с.
7. Пер. с англ. Комиссарова Е. В., Жукова В. А., Степанцовой Е. А., Новиковой Н. В. Большая энциклопедия «почемучек» / Е. В. Комиссарова, В. А. Жукова, Е. А. Степанцовой, Н. В. Новиковой. — М.: ООО «Издательство «РОСМЭН-ПРЕСС», 2003. — 200 с.
8. Ди Специо, М. Занимательные опыты: электричество и магнетизм / Майкл Ди Специо; пер. с англ. М. Заболотских, А, Расторгуева. — М.: ACT: Астрель, 2008. — 160 с.: ил.
9. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы: Учебник для студ. вузов по спец. «Полупроводники и диэлектрики». — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш, шк., 1986. — 352 с.: ил.