Исследовательская работа «Электромагниты»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2»

г. о. Саранск

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ»

Выполнил:

ученик 1 класса В

Колямин Никита

Руководитель: учитель начальных классов

г. Саранск, 2016

Содержание

  Стр.

Введение  5 Магнит и виды магнитов  7 Что такое электромагнит?  9 Применение электромагнитов в разных сферах деятельности современного человека  10 Сборка и испытание модели электромагнита  14 Заключение  17 Литература  18

Однажды, возвращаясь из школы домой, я дошёл до подъезда. Дверь, как всегда, была закрыта. Я простым прикосновением ключа в виде «таблетки» открыл дверь. Мне стало любопытно, по какому принципу работает домофон. Что является главным компонентом домофонной системы?

Зайдя в квартиру, я поделился своим любопытством с папой. Папа сказала, что все современные домофоны комплектуются электромагнитными замками. Их основное преимущество в отсутствии движущихся частей и исключительной износоустойчивости. Удержание двери осуществляется создаваемым замком магнитным полем с силой до 500 кг. При этом потребление энергии минимальное.

Возник вопрос: что такое электромагнит?

Появилась необходимость более подробно рассмотреть данный вопрос и выяснить, можно ли создать простейшую модель электромагнита.

Цель моей исследовательской работы: выяснить  принцип работы электромагнита.

Задачи:

Изучить литературу по данной теме. Узнать, что такое магнит и виды магнитов. Определить, что называют электромагнитом. Выяснить, где применяются электромагниты. Создать простейшую модель электромагнита в домашних условиях. Сделать выводы по результатам исследования.

Объект исследования: электромагнит.

Гипотеза исследования: если обмотать изолированную медную проволоку вокруг куска железа и пустить по ней электрический ток, то железо превратится в магнит.

Методы исследования:

Чтение научной литературы. Сбор необходимых материалов. Подготовка их к работе. Выполнение исследования.

Введение

Магнит известен человеку с незапамятных времён. О первом упоминании магнитов существуют разные сведения. Согласно, самому распространенному мнению, магнит впервые был открыт в Китае за 4 тыс. лет до нашей эры.

Следуя тому, что написано в летописях о применении магнитных материалов - легендарный китайский император Хуан-ди использовал компас во время битвы. По иной версии, он использовал, так называемые колесницы, указывающие на юг. Известно, что компас в виде ложки на гладкой поверхности использовался в династии Хань для предсказаний.

Согласно другой версии, впервые магнит и магнитный компас упоминается лишь в IV веке до нашей эры в "Книге владельца Долины дьявола".

Западные исследователи отдают приоритет в открытии магнетизма древним грекам. Тит Лукреций Кар в своём сочинении «О природе вещей» писал, что камень, притягивающий железо назывался в Греции магнитом по имени провинции Магнисия в Фессалии. По версии Плиния Старшего, слово «магнит» произошло от имени пастуха Магнеса.

Европейские легенды гласят, что магнитный компас был открытием ювелира Флавио Джойа. Флавио был человеком бедным, но полюбил дочь богатого рыбака Доменико. Отец не желал своей дочери такого бедного жениха и поставил условие научиться плавать по прямой линии в тумане ночью. Находчивый ювелир заметил, что пробка с лежащим на ней магнитным камнем, помещенная в чашку с водой всегда ориентируется в одну сторону, и сумел выполнить сложное задание.

Магнит и виды магнитов

Если говорить упрощенно, то магнит - это тело, которое умеет притягивать железо. Или: магнит - это объект, сделанный из определенного материала, который создает магнитное поле.

Каждый магнит имеет, по крайней мере, один "северный " (N) и один " южный " (S) полюс.

Если вы возьмете кусок магнита и разломите его на два кусочка, каждый кусочек опять будет иметь "северный" и "южный" полюс. Если вы вновь разломите получившийся кусочек на две части, каждая часть опять будет иметь "северный" и "южный" полюс. Неважно, как малы будут образовавшиеся кусочки магнитов – каждый кусочек всегда будет иметь "северный" и "южный" полюс. Невозможно добиться, чтобы образовался кусок с одним полюсом.

Существуют три основных вида магнитов:

постоянные (природные) магниты; временные магниты; электромагниты.

Природные магниты, называемые магнитной рудой, образуются, когда руда, содержащая железо или окиси железа, охлаждается и намагничивается за счет земного магнетизма. Постоянные магниты обладают магнитным полем при отсутствии электрического 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 — металлический сердечник с индукционной катушкой, по которой проходит электрический ток. Причем, сила электромагнита может быть изменена путем изменения величины тока, протекающего через него.

Что такое электромагнит?

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока. Обычно электромагнит состоит из обмотки и сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.

Обмотку электромагнитов изготавливают из изолированного алюминиевого или медного провода, хотя есть и сверхпроводящие электромагниты.

В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов и позволила широко применять их в технике.

Применение электромагнитов в разных сферах деятельности современного человека

Электромагниты используются в наше время во многих сферах производства и жизнедеятельности. Начиная от крошечных электромагнитных систем в двигателях оптических приводов DVD-проигрывателей и компьютеров и заканчивая мощными магнитами, способными поднять металлический груз весом в несколько тонн.

Вот некоторые из примеров, где они используются:

В повседневной жизни.

В быту они используются в ряде бытовых приборов, например, колонки, громкоговорители и магнитофоны.

А также простейшими примерами служат дверные звонки и электромагнитные замки. Используется электромагнитная блокировка для двери, создавая сильное поле. Пока ток проходит через электромагнит, дверь остается закрытой.

Телевизоры, компьютеры, холодильники, стиральные машины, лифты и копировальные аппараты - вот где применяют электромагниты, и это далеко не полный список.

В производстве моторов и генераторов.

Благодаря электромагнитам стало возможным производство электродвигателей и генераторов.

Сортировка металлов.

В производстве, с помощью электромагнита эффективно сортируют железосодержащие сплавы.

Подъем груза.

С их помощью можно также поднимать и перемещать массивные объекты.

В медицине.

Магнитно-резонансные томографы (МРТ) также работают с помощью электромагнитов. Это специализированный медицинский метод для обследования внутренних органов человека, которые недоступны для непосредственного обследования.

Большинству из нас известно исследование работы сердца с помощью электрических датчиков – электрокардиограмма. Электрические импульсы, вырабатываемые сердцем, создают магнитное поле сердца, которое в max значениях составляет 10-6 напряжённости магнитного поля Земли. Ценность магнитокардиографии в том, что она позволяет получить сведения об электрически “немых” областях сердца.

Японский левитирующий поезд.

Настоящее чудо техники - японский левитирующий поезд, способный развивать скорость до 320 километров в час. В нем используются электромагниты, помогающие парить в воздухе и невероятно быстро передвигаться.

 

Самый простой вывод, который можно сделать из выше сказанного - нет области прикладной деятельности человека, где бы не применялись магниты.

Сборка и испытание модели электромагнита

Практическая работа

Мы решили собрать простейшую модель электромагнита.

Для изготовления нам понадобятся:

Гвоздь ≈ 10 см Изоляционная лента Медная проволока в изоляции Кусачки для резки проводов Источник электричества (батарейка, аккумулятор) Железные скрепки

Ход выполнения:

размотать изолированную проволоку и отрезать небольшой кусок, длиной 1-1,5 м; снять изоляцию с двух концов проволоки острым предметом (ножиком), примерно 2-3 см; намотать провод на гвоздь; концы провода, для удобства, зафиксировать изоляционной лентой;

один конец провода подсоединить к одной из клемм аккумулятора;

положить на стол скрепки для бумаги и свободный конец провода присоединить к свободной клемме аккумулятора, и смотрим, что произойдет, когда мы поднесем гвоздь к скрепкам;

электромагнит готов, скрепки примагнитили.

Эксперимент, проведенный нами, показал, что если в проводнике течет ток, то вокруг возникает магнитное поле, то есть получается магнит.

Таким образом, мы узнали, как работает электромагнит и, что отличает его от обычного магнита, он не только крепко притягивает груз, но и отпускает его в нужный момент.

В результате исследования, мы выяснили, что если обмотать кусок железа изолированной медной проволокой и пустить по ней электрический ток, то железо превратится в магнит.

Таким образом, выдвинутая нами гипотеза полностью подтвердилась.

Заключение

В огромном арсенале средств современной науки магнит занимает совершенно особое место. Без него невозможно никакое исследование, никакая наука, никакая промышленность, никакая цивилизованная жизнь. Если вспомнить еще и о том, что не обладай Земля магнитным полем, она была бы сейчас испепеленной космическим излучением планетой, как Марс, то можно почувствовать к магнитам нечто вроде благодарности.

Но кроме благодарности магнит достоин и уважения – ведь если мыслить в исторических масштабах, то приходится сознаться, что мы немногое еще можем сказать о природе притяжения магнита.

Мы много знаем об электричестве и магнетизме и с каждым днем узнаем все больше и больше. Но за одной проблемой встают другие, не менее сложные и интересные. Жизнь всегда будет полна загадок. И наряду с самыми сложными – загадкой жизни и загадкой Вселенной – загадка магнита всегда будет давать пищу для любознательного ума.

Поэтому, моя исследовательская работа на этом не заканчивается, и я надеюсь ее продолжить и ставить более сложные эксперименты в 2-3 классах.

Литература

Перельман ли вы физику?.-.Домодедово: издательство «ВАП», 1994 Тарасов в природе.-.Москва: издательство «Просвещение», 1988 Большая Советская Энциклопедия. - М., 1975г. Детская Энциклопедия. - М.: «Педагогика», 1975г. . Занимательная физика. - М., «Наука», 1986

Интернет ресурсы

http://allforchildren. ru http://fb. ru http:// http://www. kakprosto. ru http://www. zenstudio. ee http://ru. http://www. pricehouse. ru http://www. funlib. ru http://otproizvoditely. ru http://www. принт-сервиснн. рф http://moskva. rutut. ru http://book33.ru http:// http://m. baby. ru http:// http://po-izmteh. ru http:// http://physiclib. ru