Постійні магніти. Магнітні лінії. Магнітне поле Землі.

Тема уроку: Постійні магніти. Магнітні лінії. Магнітне поле Землі.

 

Мета уроку: охарактеризувати  основні  властивості  постійних  магнітів, описати  особливості магнітного поля Землі.

Навчальна: продовжувати формувати в учнів уявлення про  магнітні явища; познайомити  учнів з властивостями постійних магнітів; сформувати наукове уявлення про  магнітне поле; пояснити походження та властивості магнітного поля Землі.

Розвивальна: розвивати в учнів довільну увагу, мислення (уміння аналізувати,порівнювати,  проводити аналогії, робити висновки), пізнавальний інтерес (на основі фізичного   експерименту).

       Виховна: Формувати науковий світогляд, збуджувати інтерес до вивчення фізики

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочність і обладнання: підручник, магнітні стрілки, штабові магніти, невеликі залізні предмети, дугоподібний магніт, металеві ошурки, компас.

 

Хід уроку.

1. І. Організаційний етап
2. ІІ. Формулювання теми, мети й завдань уроку.
3. Мотивація навчальної діяльності
4.  

Магніти відомі людству більше двох з половиною тисяч років. Ще в Давньому Китаю існувала приказка: «Камінь, що любить » (китайською «тшу-ши»), притягує залізо, як ніжна мати притягує до своїх дітей». Не тільки китайці називають магніт «каменем, що любить». Французькою назва магніту звучить як «aimant», що її перекладі теж означає «той, який любить». Так що ж «люблять» магніти, що вони до себе притягують?

Крім заліза магніт добре притягує до себе чавун, сталь, нікель, кобальт, манган. Деякі рідини й гази також можуть відчувати на собі магнітну дію (чистий кисень взаємодіє з магнітом).

Магнітний залізняк — крихкий чорний мінерал, який від при­роди має магнітні властивості й у присутності якого залізо, сталь, нікель, кобальт також набувають магнітних властивостей.(мал.1)

 

Постійний магніт – це тіло, довго зберігає намагніченість.

 

       Види постійних магнітів : природні (Залізняк)

Штучні:

плоскі прямі (штабові),

підковоподібні,

 тороідальні.

 

    

              ВЛАСТИВОСТІ МАГНІТІВ (Гільберт):

 

 

1.Полюси магніту - ділянки магніту, де магнітна дія найбільша.

Кожний магніт має два полюси — північний (N) і півден­ний (S) .

2. Середня лінія магніту-ділянка, де не має магнітної дії.

3. Різнойменні магнітні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні – відштовхуються.

4.Магніти взаємодіють між собою, так як навколо кожного з них існує магнітне поле.

 

5.Ошурки розташувались у вигляді замкнутих ліній, які називаються магнітними лініями.

 

 

 

 

 

 

 

Лінії магнітного поля магніту – це уявні замкнені лінії, які виходять з північного полюса магніту і входять у південний, замикаючись усередині магніту.

(мал.4)

Графічно зображають магнітне поле магніту.

Густота ліній  - характеризує інтенсивність магнітного поля.

 

6. У разі нагрівання постійного магніту до певної температури його магнітні властивості зникають – точка Кюрі (точка Кюрі для заліза 769 ⁰С).

 

Магнітні аномалії

 

На земній поверхні зустрічаються місця, у яких дія магнітного поля помітно відрізняється від сусідніх. Такі області називаються областями магнітних аномалій. Розрізняють магнітні аномалії континентальні (площа 10-100 тис. км², наприклад Східно-Сибірська), регіональні (1-10 тис. км²) і локальні (останні часто пов’язані із заляганням залізних руд, наприклад, Криворізька, Курська). Причиною магнітних аномалій, як правило, є неглибокі підземні поклади магнітної залізної руди. Вивчення магнітної аномалії може дати цінну інформацію про обсяг і розташування цих покладів. Добре відома Курська магнітна аномалія, відкрита за допомогою компаса, стрілка якого в цьому районі «поводилася» дуже незвичайно.

 

Магнітні бурі

 

Ретельне вивчення магнітного поля Землі показало, що сили, які діють з боку магнітного полюса Землі на магнітну стрілку, можуть змінюватися як за модулем, так і за напрямком. Протягом доби магнітна стрілка робить невеликі коливання. Невеликі періодичні зміни магнітного поля Землі ми можемо спостерігати й протягом року. Але іноді трапляються й дуже різкі зміни магнітного поля Землі. Часом магнітне поле Землі сильно спотворюється, що було виявлено шляхом спостерігання за магнітною стрілкою (вона дуже швидко переміщається і не вказує на північ) німецьким фізиком А. Гумбольдтом. Це явище називається магнітною бурею.

Помічено, що магнітні бурі спостерігаються одночасно з дуже сильними полярними сяйвами та зі збільшенням площі темних плям на Сонці. Темні плями на Сонці збільшуються з ростом сонячної активності, коли з поверхні Сонця в навколишній простір викидаються величезні потоки заряджених частинок. Ці частинки утворюють магнітне поле, що взаємодіє з магнітним полем Землі. У результаті магнітне поле Землі змінюється — починається магнітна буря.

Магнітні бурі не топлять кораблі, не мають руйнівної сили, але й не проходять безслідно. Вони порушують радіозв’язок, призводять до появи полярних сяйв; сприяють виникненню циклонів; негативно позначаються на самопочутті хворих, що страждають гіпертонією й серцево-судинними захворюваннями. Тому за станом геомагнітного поля постійно спостерігають і про його зміну повідомляють у прогнозах погоди.

 

Магнітне поле Землі

 

Однією з особливостей нашої планети є її магнітне поле.

Земля – це величезний магніт, на півночі нашої планети           розташовано її південний магнітний полюс. (мал.5)

 

Воно є однією з необхідних умов існування життя на нашій планеті. Усі живі істоти Землі мільйони років еволюціонували саме в умовах магнітного поля і без нього існувати не можуть.

Відстань між точками географічної півночі й магнітного півдня дорівнює приблизно 1600 км! Магнітний і географічний полюси не збігаються (вони віддалені один від одного приблизно на 2100 км), тому стрілка компаса вказує напрямок на північ і на південь лише приблизно.

 

 

 

Канадський учений Я. Крейн досліджував живі організми, що знаходилися в спеціальній камері з меншим, ніж земне, магнітним полем. Після 72-годинного перебування в таких умовах різко (у 15 разів) зменшувалася здатність бактерій до розмноження, знижувалася нейромоторна активність птахів, у мишей прискорювався обмін речовин. У випадку більш тривалого перебування в умовах ослабленого магнітного поля в тканинах виникали необоротні зміни і розвивалася безплідність.

Крім того, магнітне поле Землі оточує нашу планету і захищає її від потужного потоку електрично заряджених частинок (сонячного вітру). Якби на Землі не було магнітного поля, то життя в тій формі, що існує зараз, було б просто неможливим.

Магнітне поле допомагає визначити місце свого перебування мандрівникам (і не тільки їм). Доведено, що риби та птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Навіть кішки в пошуках шляху додому орієнтуються за ним же.

Магнітне поле мають не всі планети Сонячної системи. Так, Меркурій має надзвичайно слабке магнітне поле, а на Місяці компас і зовсім не знадобиться. Людина не може побачити магнітне поле, проте може виявити його існування в просторі за його дією.

 

 

Полярне сяйво

 

Полярним сяйвом називають особливе світлове явище, яке час від часу виникає у верхніх шарах земної атмосфери – низку яскравих кольорових смуг, що змінюють розмір і колір. Дуже часто це явище називають північним сяйвом, так як його століттями спостерігали жителі полярних областей Північної півкулі.

Це незвичайне і красиве видовище виникає завдяки взаємодії магнітного поля нашої планети з космічними випромінюваннями, які проникають у верхні шари атмосфери. Зони такого проникнення мають форму кілець, що оточують магнітні полюси Землі. Заряджені частинки сонячного вітру зіштовхуються з атомами і частинками газів, що входять до складу атмосфери, такими як кисень, водень, азот і гелій. Ці зіткнення викликають видиме оку світіння, що ми можемо спостерігати з поверхні планети.

Північне сяйво може набувати різних форм – дуг, стрічок, а час від часу воно може нагадувати корону або пляму. По небосхилу північне сяйво не переміщається: його центр завжди залишається на місці, а форма зазвичай нехай і повільно, але змінюється, полярне сяйво супроводжуючись світловими пульсаціями і не яскравими спалахами.

Спектр полярного сяйва – білий, жовтий, зелений, блакитний, фіолетовий і червоний кольори різної інтенсивності. Колір і його яскравість залежить від того, з якою швидкістю, і на яку глибину заряджені частки «пірнули» в атмосферу і з атомами якого газу вони зіткнулися.

 

Історія компаса

 

У настільки древнього приладу немає конкретного винахідника. Точніше, він звичайно, є, адже помітив ж хтось першим властивість намагніченого шматочка металу повертатися строго на північ. Але це було так давно, а прилад з часом настільки широко розповсюдився, що ім’я цієї великої людини тепер неможливо встановити. Але можна приблизно дізнатися вік першого компаса.

Згідно китайській легенді, яка збереглася в стародавніх літописах, приблизно за 2600 років до нашої ери відбулася битва між військом китайського імператора Хуан-ді і військом монгольського хана. Переможені монголи відступили в пустелю, але підняли таку хмару пилу, що китайська армія збилася зі шляху і заблукала. Блукаючи і страждаючи від спраги і голоду разом зі своїм військом, Хуан-ді згадав про подарунок одного мудреця. Це була залізна фігурка людини, витягнута рука якого завжди вказувала на південь. Ця статуетка і вивела імператора в знайомі місця. Але це тільки легенда, доказів немає.

Проте перші достовірні свідчення застосування примітивного компаса теж відносяться до Китаю. Тільки це було набагато пізніше, ніж в легенді – приблизно за 100-200 років до нашої ери. І це вже цілком достовірні відомості.

800 років тому арабські мореплавці вже щосили користувалися компасом. Судноплавство у них було досить розвинене, а торгівля з Китаєм – налагоджена, тому араби і перейняли у китайців передову «технічну новинку». Компас у арабів являв собою залізну рибку, прив’язану за нитку посередині. Коли її опускали в посудину з водою, вона поверталася головою на північ. Вже цього було достатньо, щоб не заблукати в морі.

Потім про цей прилад дізналися венеціанські купці, і він потрапив до Італії. Ну а від італійців, ясна річ, компас поширився по всій Європі.

Звичайно, в тому вигляді, в якому компас застосовували араби – у вигляді залізної рибки, він був досить незручний і неточний. Але в 1302 році італієць Флавіо Джойя значно удосконалив прилад – рибка перетворилася на звичну нам стрілку. Крім того, цю стрілку він надів на шпильку, яка не заважала стрілці вільно обертатися. Більш того, цей геніальний італієць створив шкалу з 16 частин, які назвали румбами. Тепер можна було визначати напрямок не тільки на північ і південь, але й на схід, захід, навіть на південний схід або зюйд-зюйд-ост, перепрошую – на південно-південно-схід … І притому досить точно. Це у багато разів підвищило цінність тепер уже досить серйозного приладу для навігації.

В Італії навіть існує легенда про Флавіо Джойя. Згідно з нею, він був бідним рибалкою, закоханим в красуню Анджелу, батько якої був багатим. Він поважав тільки суворих і перевірених штормами моряків, а Флавіо був не з їх числа. І цей батько – Доменіко, поставив умову – якщо Флавіо пропливе на човні вночі або в сильний туман на човні строго по прямій лінії, то він зможе одружитися на Анджелі. Так Флавіо і створив компас, зміцнивши магнітний камінь на пробці, одягненою на вісь і вміщеній в посудину з водою. Поділ на румби допомогло йому дотримуватися строго певного напряму, а в підсумку він пройшов випробування і одружився на Анджелі.

Взагалі, Флавіо Джойя цілком може виявитися і вигаданим персонажем, але саме з ним пов’язують створення нової конструкції компаса. Незважаючи на це, в Італії цього винахіднику поставили цілих два пам’ятники. Один знаходиться в Неаполі, а інший – в Амальфі, місті, де жив Флавіо.

Ось така от історія компаса, вся усіяна легендами. Але ж і прилад – то не аби який, цілком заслужив.

 

 

ІІІ. Завдання до теми: «Постійні магніти. Магнітне поле землі.»

 

1. Коли до магнітної стрілки піднесли один із полюсів постійного магніту, то південний полюс стрілки відхилився, який полюс піднесли?

2.На малюнку зображено прямий (штабовий магніт) АВ та його магнітне поле. Який з полюсів північний, а який південний.

3. Північний полюс Землі розташований біля ___________________________

географічного полюсу, а південний біля ______________________________

4.  Графічно зобразіть лінії магнітного поля підковоподібного магніту.

5. Яким чином можна витягти металеву скріпку з посудини з водою, не опускаючи в неї ніяких предметів?

6.Магнітну стрілку розташували біля штабового магніту. Зобразіть полюси

7. Магніт південним полюсом підносять до підвішеної на нитці залізної кульки. Що в цьому випадку спостерігатиметься:  притягування кульки чи відштовхування?

8.Чому на постійному магніті можна отримати ланцюжок залізних предметів?

9. Є дві однакові сталеві пластинки, одна з яких намагнічена. Як, не використовуючи інших предметів, визначити, яка саме пластинка є намагніченою?

ІV.Закріплення вивченого:

Тести з теми: «Постійні магніти. Магнітне поле Землі»

1. Визначте яка із представлених речовин притягується магнітом.

а)залізо;

б)мідь;

в)скло;

г)алюміній

2. Яка частина магніту не чинить впливу на залізні ошурки?

а)середина магніту;

б)вся поверхня;

в)крайні частини;

г) одна з крайніх частин.

3. Як взаємодіють різнойменні полюси магніту?

а)притягуються;

б)відштовхуються,

в)не взаємодіють;

г) притягуються і відштовхуються

4. На нитці підвішено магніт. Куди буде вказувати південний полюс магніту? а)північ;

б)південь;

в)захід;

г)схід;

5. За якою ознакою можна судити, чи є тіло (з непозначеними полюсами) магнітом?

а)протягування всієї поверхні до магніту;

б)відштовхування від полюса хоча б однієї частини;

в) протягування до полюса однієї частини і відштовхування протилежної;

г) відштовхування від полюса обома частинами магніту.

    6. Як змінюються властивості постійних магнітів у разі підвищення температури до точки Кюрі?

а) збільшуються;

б) зменшуються;

в) не змінюються;

г) зникають.

7. Чи можна отримати магніт тільки з одним полюсом?________________

(відповідь: ні)

 

 

8. Вкажіть напрям ліній магнітного поля навколо  магнітної стрілки

а) від північного полюсу до південного

б) від південного полюсу до північного

в) уздовж ліній, що розділяють стрілку пополам

г) перпендикулярно до площини стрілки

 

9.Встановіть відповідність назви і малюнка

 

А
В
С

1. Тороїдальний

2.Штабовий

3. U – подібний

4. Полосовий

1
2
3
4

 

 

 

1	С
2	А
3	В
4	А

 

Правильні відповіді:

 

10. Укажіть на рисунку розташування магнітних та географічних полюсів

11. Є дві однакові сталеві пластинки, одна з яких намагнічена. Як, не використовуючи інших предметів, визначити, яка саме пластинка є намагніченою?

12. Вкажіть полюса магнітів і зобразіть лінії магнітного поля магнітів

 

 

 

 

 

V. Домашнє завдання

Пар.1,2 вправа 1,2