Магнітні полюси та їх розрізнення

Схема досліду - магніт із компасом

Магнітні полюси та їх розрізнення

Магніти, підвішені так, що можуть вільно рухатися, орієнтуються під дією магнітного поля Землі в напрямку північ - південь. Якщо для підвішування магніта взяти пряджену, скручену нитку, то під навантаженням виникає момент сили, через який магніт обертається і не встановлюється точно в напрямку північ - південь. Використання тонкої одинарної нейлонової нитки дає змогу уникнути цього небажаного ефекту. Проте якщо нитка надто товста (волосінь) або надто коротка, від підвісу за певних умов може передаватися момент сили, який теж заважає точній орієнтації в полі Землі.

Попередні знання

Учням має бути відомо, що існує магнітне поле Землі і що компасом можна визначити напрямок північ - південь. В ідеалі учні мають знати, що кожен магніт - це диполь і що магнітних монополів не існує.

Принцип

За допомогою компаса можна розрізнити північний і південний полюси постійних магнітів, бо магнітне поле постійних магнітів зазвичай помітно сильніше за магнітне поле Землі. Компас у цьому досліді слугує лише індикатором полюсів стрижневих магнітів. Його власну функцію розглядають в іншому досліді (Магнітне поле Землі).

Зауваження: від компаса можна й відмовитися і натомість визначити полюси обох магнітів підвішуванням.

Навчальна мета

Учні мають зрозуміти,

• що на обох кінцях виникає найсильніша силова дія
• чому обидва полюси називають північним і південним,
• як можна визначити полюси і
• які силові дії виникають між магнітними полюсами.

Завдання

Учні мають з'ясувати, у яких місцях магніта залізні предмети притягуються найсильніше і як можна розрізнити обидва кінці магніта за їхньою дією.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Схема досліду - магніт із компасом

Магнітні полюси та їх розрізнення

Як ти знаєш, магніти, підвішені так, що можуть вільно рухатися, - як у компасі - орієнтуються під дією магнітного поля Землі в напрямку північ - південь. Якщо наблизити постійний магніт до компаса, його покази змінюються.

У цьому досліді ти ознайомишся із силовими діями на магніт, назвами полюсів і способами їх визначення.

• З'ясуй, у яких місцях магніта залізні предмети притягуються найсильніше.

• Дослідь, як можна розрізнити обидва кінці магніта за їхньою дією.

Виконання - перевірка залізним стрижнем

• Перевір залізним стрижнем ( l= 50 мм), чи в усіх місцях магніта він притягується з однаковою силою (див. також рисунок поруч).
  
• За потреби запиши свої спостереження.

• Притисни великим пальцем шматок залізного дроту до магніта без стрічки так, як показано на рисунку.
  
• Потім спробуй підвісити до утримуваного дроту якомога більше інших шматків дроту один під одним.
  
• Повтори дослід у різних місцях магніта.
  
• Запиши в таблицю 1, скільки шматків дроту втрималося в різних місцях (див. другий рисунок).

Виконання - магніт на нитці

• Підніми прив'язаний магніт за нитку (див. рисунок). Оскільки нитка при виготовленні могла бути скручена, магніт спочатку, можливо, обертатиметься.
• У такому разі пригальмуй його через кілька секунд, поки він не зупиниться в певному положенні.
• Один полюс магніта тепер вказує на північ. Познач цей кінець магніта олівцем (N = північ / S = південь). Це північний полюс магніта, другий кінець - південний полюс.

Виконання - наближення збоку

• Тепер піднеси північний полюс до компаса збоку (рисунок).
• Уважно спостерігай за поведінкою стрілки компаса.
• Підноси до компаса по черзі позначений і непозначений кінець магніта.
• Знову уважно спостерігай за поведінкою стрілки компаса.

Виконання - силова дія полюсів

• Тепер визнач компасом, який кінець другого магніта є північним полюсом.
  
• Познач кінці другого компаса так само, як і раніше.
  
• На ненамагнічені залізні тіла обидва полюси магніта діють однаково притягально.

Виконання - силова дія полюсів

• Зніми стрічку з магніта і дослідь тепер обома магнітами, які силові дії виникають між їхніми полюсами (див. рисунок поруч).
  
• Занеси свої спостереження в таблицю 2 і запиши, чи відповідні полюси відштовхуються, чи притягуються.
  
• Наприкінці зітри позначки на магніті гумкою.

Занеси свої результати в таблицю.

Кількість шматків дроту

Позиція

A

B

C

D

E

Силова дія

Зближені полюси

Північний полюс - північний полюс

Північний полюс - південний полюс

Південний полюс - північний полюс

Південний полюс - південний полюс

Занеси свої результати в таблицю.