Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле Земли
Материалы к уроку
Конспект урока
Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются магнитами или постоянными магнитами.
Наверное, нет человека, который бы не держал в руках магнит. Ведь магниты используются во многих детских игрушках, бытовых устройствах, настольных играх.
Проведем опыт (1). На столе расположим большое число физических тел (или просто мелких предметов): кусочки стекла, дерева, мела, пластмассы, меди, алюминия, скрепки, стальные кнопки, железные гвоздики, монеты, олово, свинец, ножницы, ключи…
Начнем по очереди прикасаться магнитом к этим телам. Замечаем странное избирательное свойство магнита: он притягивает скрепки, стальные кнопки, стальные ножницы, железные гвоздики, ключи, монеты 1, 2,5, 50 коп; и совершенно «равнодушен» к стеклу, дереву, мелу, пластмассе, олову, свинцу, меди, алюминию, к ключам из цветных металлов, к монетам 1,2,5,10 руб. Если попадутся монеты 10 и 50 коп более ранних лет, выполненные из цветных металлов, то и они не притягиваются магнитом.
Вывод: магнит притягивает к себе железные и стальные предметы (в которых есть железо, никель, кобальт), остальные – не притягивает. Можно показать на опыте «фокус»: взять две одинаковые коробочки (картонные или пластмассовые) и монеты 1,2,5 коп. Поставим монеты на плоской поверхности коробочек на ребро: сначала 5 коп, на нее сверху ребром 2 коп и на ребро 1коп, как это делают дети с кубиками, когда ставят их друг на друга. На первой коробочке у нас ничего не получается: монеты просто рассыпаются, падая на плоскость коробочки. На второй коробочке все замечательно получается: монеты стоят прочно друг на друге. Стараемся выдержать вертикаль.
Вопрос: почему во втором случае монеты не падают? Внутри второй коробочки находится сильный магнит. Его магнитное поле на торце цилиндра, магнитные силовые линии направлены вверх, перпендикулярно плоскости. Именно они удерживают вертикально монеты магнитным полем. Теперь, когда секрет раскрыт, можно показать еще «фокус». Поставим два цилиндрических магнита в открытом виде. Можно ли поставить друг на друга три одинаковые монеты? Посмотрев предыдущий опыт, мы можем быть уверены, что это возможно. Ставим друг на друга монеты. И монеты рассыпаются, не хотят стоять вертикально друг на друге. Возьмем еще три монеты.
А теперь этот же опыт проводим второй раз. Ставим по порядку друг на друга три десятикопеечные монеты. Они «слушаются», прочно стоят друг на друге! Понятен вопрос: в чем дело? А дело в том, что один комплект из старых десятикопеечных монет, в которых еще не было железа – они не притягиваются; второй комплект из современных десятикопеечных монет, в которых очень много железа - они притягиваются и поэтому стоят вертикально. Первые сведения о магнитах относятся к глубокой древности. В одной из легенд говорится, что при добыче железной руды на холмах Магнезии в Малой Азии люди находили «черные камни», которые притягивали к себе куски железа. По названию этой местности и стали «черные камни» называть магнитами. Постоянные магниты, которыми мы сейчас пользуемся, выполнены из специальных сортов стали. Наиболее распространенные из них – полосовые магниты.
Опыт 4. Подвесим стальной шарик на не слишком жесткой резинке. Будем подносить к шарику снизу полосовой магнит различными местами. Вывод: наибольшее притяжение шарик испытывает на концах магнита (их назвали «полюсами» магнита) и наименьшее - в середине: практически притяжения нет.
Опыт 5. Положим на картон полосовой магнит и расположим вокруг магнита свободные магнитные стрелки. Мы увидим, что стрелки показывают самые различные направления. Места, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита. Вывод: у концов стрелки располагаются перпендикулярно плоскости торца. Причем, у одного конца северный конец стрелки показывает внутрь магнита (этот конец будем называть «южный полюс» магнита(S)), а у другого – северный конец стрелки показывает направление от магнита. Этот конец будем называть «северный полюс» магнита (N)).
Опыт 6. Положим полосовой магнит на поверхность стола, а сверху тонкий картон. И посыплем мелкие железные опилки. Увидим спектр магнитных силовых линий постоянного полосового магнита ( можно показать хороший рисунок спектра :силовые линии выходят из северного (N) и входят в южный полюс (S).
Сделаем вывод:
• около полюсов - наибольшая густота линий, значит здесь самое сильное магнитное поле;
• чем дальше от полюсов, тем слабее магнитное поле;
• в середине магнита - самое слабое поле;
• при помощи магнитных стрелок определяем, где северный полюс (N), а где южный полюс.
Опыт 7. На подковообразный магнит помещаем тонкий картон и посыплем железные опилки. Видим спектр магнитного поля подковообразного магнита .
Опыт 8. Располагаем два полосовых магнита полюсами N N , накрываем тонким картоном, посыплем железные опилки. Получаем спектр магнитного поля одноименных магнитов: силовые линии выходят из обоих северных полюсов и расходятся в разные стороны (отталкиваясь друг от друга).
Опыт 9. Повторяем опыт, только оба магнита направлены друг к другу южными полюсами. Накрываем картоном, сыплем опилки, получаем такой же спектр, как и в случае обоих северных полюсов. Силовые линии входят в южные полюса (отталкиваясь друг от друга).
Опыт 10. Повторяем опыт, только магниты направлены друг к другу разноименными полюсами. Накрываем картоном, сыплем опилки и получаем картину магнитного поля разноименных магнитов: силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс.
Опыт 11. На карандаш надеваем цилиндрический магнит. Потом надеваем второй и видим, что он не прикасается, а висит над магнитом.
Вывод: одноименные полюса отталкиваются. Опыт повторяем, переворачивая оба магнита, видим, что и другие одноименные полюса то же отталкиваются.
Опыт 11. Повторяем опыт с цилиндрическими магнитами, но второй поворачиваем другой стороной и магниты слипаются: разноименные полюса притягиваются.
Теперь ответим на вопрос: чем объясняется загадочное поведении магнитной стрелки? Почему она постоянно показывает северным полюсом магнитной стрелки на Северный географический полюс?Ученые доказали, что Земля – большой магнит. Но ведь северный конец магнитной стрелки может притягиваться к противоположному (южному) полюсу? Около Северного географического полюса находится Южный магнитный полюс Земли, он удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км. Северный магнитный полюс Земли находится около Южного географического полюса. Здесь магнитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли. Запомните! Магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Магнитная стрелка компаса лишь приблизительно показывает направление на север. Наблюдения за магнитным полем Земли приносят много полезной информации: это за наблюдением магнитных аномалий, северным сиянием, ориентаций рыб в океане и птиц во время перелетов на большие расстояния.
Наверное, нет человека, который бы не держал в руках магнит. Ведь магниты используются во многих детских игрушках, бытовых устройствах, настольных играх.
Проведем опыт (1). На столе расположим большое число физических тел (или просто мелких предметов): кусочки стекла, дерева, мела, пластмассы, меди, алюминия, скрепки, стальные кнопки, железные гвоздики, монеты, олово, свинец, ножницы, ключи…
Начнем по очереди прикасаться магнитом к этим телам. Замечаем странное избирательное свойство магнита: он притягивает скрепки, стальные кнопки, стальные ножницы, железные гвоздики, ключи, монеты 1, 2,5, 50 коп; и совершенно «равнодушен» к стеклу, дереву, мелу, пластмассе, олову, свинцу, меди, алюминию, к ключам из цветных металлов, к монетам 1,2,5,10 руб. Если попадутся монеты 10 и 50 коп более ранних лет, выполненные из цветных металлов, то и они не притягиваются магнитом.
Вывод: магнит притягивает к себе железные и стальные предметы (в которых есть железо, никель, кобальт), остальные – не притягивает. Можно показать на опыте «фокус»: взять две одинаковые коробочки (картонные или пластмассовые) и монеты 1,2,5 коп. Поставим монеты на плоской поверхности коробочек на ребро: сначала 5 коп, на нее сверху ребром 2 коп и на ребро 1коп, как это делают дети с кубиками, когда ставят их друг на друга. На первой коробочке у нас ничего не получается: монеты просто рассыпаются, падая на плоскость коробочки. На второй коробочке все замечательно получается: монеты стоят прочно друг на друге. Стараемся выдержать вертикаль.
Вопрос: почему во втором случае монеты не падают? Внутри второй коробочки находится сильный магнит. Его магнитное поле на торце цилиндра, магнитные силовые линии направлены вверх, перпендикулярно плоскости. Именно они удерживают вертикально монеты магнитным полем. Теперь, когда секрет раскрыт, можно показать еще «фокус». Поставим два цилиндрических магнита в открытом виде. Можно ли поставить друг на друга три одинаковые монеты? Посмотрев предыдущий опыт, мы можем быть уверены, что это возможно. Ставим друг на друга монеты. И монеты рассыпаются, не хотят стоять вертикально друг на друге. Возьмем еще три монеты.
А теперь этот же опыт проводим второй раз. Ставим по порядку друг на друга три десятикопеечные монеты. Они «слушаются», прочно стоят друг на друге! Понятен вопрос: в чем дело? А дело в том, что один комплект из старых десятикопеечных монет, в которых еще не было железа – они не притягиваются; второй комплект из современных десятикопеечных монет, в которых очень много железа - они притягиваются и поэтому стоят вертикально. Первые сведения о магнитах относятся к глубокой древности. В одной из легенд говорится, что при добыче железной руды на холмах Магнезии в Малой Азии люди находили «черные камни», которые притягивали к себе куски железа. По названию этой местности и стали «черные камни» называть магнитами. Постоянные магниты, которыми мы сейчас пользуемся, выполнены из специальных сортов стали. Наиболее распространенные из них – полосовые магниты.
Опыт 4. Подвесим стальной шарик на не слишком жесткой резинке. Будем подносить к шарику снизу полосовой магнит различными местами. Вывод: наибольшее притяжение шарик испытывает на концах магнита (их назвали «полюсами» магнита) и наименьшее - в середине: практически притяжения нет.
Опыт 5. Положим на картон полосовой магнит и расположим вокруг магнита свободные магнитные стрелки. Мы увидим, что стрелки показывают самые различные направления. Места, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита. Вывод: у концов стрелки располагаются перпендикулярно плоскости торца. Причем, у одного конца северный конец стрелки показывает внутрь магнита (этот конец будем называть «южный полюс» магнита(S)), а у другого – северный конец стрелки показывает направление от магнита. Этот конец будем называть «северный полюс» магнита (N)).
Опыт 6. Положим полосовой магнит на поверхность стола, а сверху тонкий картон. И посыплем мелкие железные опилки. Увидим спектр магнитных силовых линий постоянного полосового магнита ( можно показать хороший рисунок спектра :силовые линии выходят из северного (N) и входят в южный полюс (S).
Сделаем вывод:
• около полюсов - наибольшая густота линий, значит здесь самое сильное магнитное поле;
• чем дальше от полюсов, тем слабее магнитное поле;
• в середине магнита - самое слабое поле;
• при помощи магнитных стрелок определяем, где северный полюс (N), а где южный полюс.
Опыт 7. На подковообразный магнит помещаем тонкий картон и посыплем железные опилки. Видим спектр магнитного поля подковообразного магнита .
Опыт 8. Располагаем два полосовых магнита полюсами N N , накрываем тонким картоном, посыплем железные опилки. Получаем спектр магнитного поля одноименных магнитов: силовые линии выходят из обоих северных полюсов и расходятся в разные стороны (отталкиваясь друг от друга).
Опыт 9. Повторяем опыт, только оба магнита направлены друг к другу южными полюсами. Накрываем картоном, сыплем опилки, получаем такой же спектр, как и в случае обоих северных полюсов. Силовые линии входят в южные полюса (отталкиваясь друг от друга).
Опыт 10. Повторяем опыт, только магниты направлены друг к другу разноименными полюсами. Накрываем картоном, сыплем опилки и получаем картину магнитного поля разноименных магнитов: силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс.
Опыт 11. На карандаш надеваем цилиндрический магнит. Потом надеваем второй и видим, что он не прикасается, а висит над магнитом.
Вывод: одноименные полюса отталкиваются. Опыт повторяем, переворачивая оба магнита, видим, что и другие одноименные полюса то же отталкиваются.
Опыт 11. Повторяем опыт с цилиндрическими магнитами, но второй поворачиваем другой стороной и магниты слипаются: разноименные полюса притягиваются.
Теперь ответим на вопрос: чем объясняется загадочное поведении магнитной стрелки? Почему она постоянно показывает северным полюсом магнитной стрелки на Северный географический полюс?Ученые доказали, что Земля – большой магнит. Но ведь северный конец магнитной стрелки может притягиваться к противоположному (южному) полюсу? Около Северного географического полюса находится Южный магнитный полюс Земли, он удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км. Северный магнитный полюс Земли находится около Южного географического полюса. Здесь магнитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли. Запомните! Магнитные полюсы Земли не совпадают с ее географическими полюсами. Магнитная стрелка компаса лишь приблизительно показывает направление на север. Наблюдения за магнитным полем Земли приносят много полезной информации: это за наблюдением магнитных аномалий, северным сиянием, ориентаций рыб в океане и птиц во время перелетов на большие расстояния.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ