Содержание
Магнитная левитация в домашних условиях
В 90х годах XX века очень популярной стала игрушка Левитрон, основанный на воздействии магнитного поля.
Это волчок-левитатор, зависший в воздухе. Подобную игрушку можно собрать в домашних условиях, чтобы понять сущность магнитной левитации. Как сделать левитрон – представим подробную инструкцию.
Список материалов:
- доска из дерева;
- простой карандаш;
- изолента;
- шайбы из пластика или латуни;
- картон;
- 13 дисковых неодимовых магнитов марки N52 размером 12*3 мм;
- широкий кольцевой магнит с наружным диаметром 20, внутренним 10мм марки N42.
https://youtube.com/watch?v=C627ZQahqbM
Описание процесса сборки пошагово:
Изготовление раскладки. Изначально волчок собирался на двух керамических кольцевых магнитах. В нашей конструкции мы применим стандартные неодимовые магниты. Для начала распечатаем схему отверстий разметки для установки магнитов. Перед началом работ проверьте соответствие размеров в распечатанной схеме и указанных в исходнике. Если все соответствует, то вырежьте макет.
Готовим основание. На доску приложите бумажную схему и разметьте в соответствии с ней
Обратите внимание, что толщина деревянной заготовки должна быть от 6мм.
Перенос всех блоков схемы на основу. Приклейте бумажный носитель к получившейся основе
Используя сверло Форстнера (d=12мм), накерните центр кругов. Это обеспечит дальнейшую точность сверления.
Высверливаем отверстия. Применяя сверло Форстнера (d=12мм) делаем отверстия в заготовке так, чтобы дно отверстия заходило на 3 мм в верхнюю часть блока. Следует обеспечить расположение магнитов на максимально близком расстоянии к верхней части.
Установка магнитов. Когда отверстия готовы, вы еще раз проверили их размеры, установите магниты одним полюсом вверх, например южным. Для определения полюсности можно применить маркированный магнит D68PC-RB. Положим блок на стальную пластину, чтобы магниты легче прошли на дно отверстий. Возьмем магниты марки N52 и разложим в отверстия по одному как можно глубже. Если необходимо протолкнуть магнит, можно взять деревянный дюбель.
Как сделать волчок. Берем карандаш длиной 40 мм с заостренным концом. Наматываем на него изоленту, для увеличения диаметра подходящего под центральную часть кольцевого магнита. Вставьте карандаш в магнит, чтобы южный полюс располагался внизу, как и заостренная часть карандаша. Чтобы добавить вес волчку, воспользуйтесь пластмассовыми или латунными шайбами: наденьте несколько сверху. Для обеспечения правильной работы необходимо методом подбора определить приемлемое количество шайб.
Запускаем систему. Отрезаем картон или пластик для платформы. Укладываем его на магнитное основание. На платформе волчок начинает раскручиваться и постепенно с платформой поднимается вверх до попадания в яму магнитного поля.
Если все сделано правильно, то волчок зависнет. Отладка механизма может занять продолжительное время.
https://youtube.com/watch?v=9VxrTtx-YOI
Советы по регулированию волчка:
- Постарайтесь обеспечить баланс основания. Применяйте кусочки картона или бумаги для поднятия сторон основания и его выравнивания. При отклонении от центра к какой-то стороне, поднимайте ее, подкладывая кусочки бумаги.
- Примените трехточечное нивелирование.
- Учитывайте вес волчка: устройство предполагает наличие магнитной ямы – сила магнита в центре слабее, чем возле края. Для удержания магнита в центре, следует добавить вес (при вылетании волчка) или уменьшить (если волчок не поднимается от платформы).
- Еще одним значимым показателем является высота платформы: низкая платформа не дает волчку достаточно раскрутиться. Следовательно, нужно подложить под нее бумагу или картон.
- При наличии под рукой 3D-принтера, можно распечатать на нем игрушку.
Таким образом, сделать левитрон своими руками в домашних условиях возможно. На основании представленных материалов можно сконструировать различные сувениры, предметы интерьера, способные порадовать вас и ваших знакомых. Помимо этого можно показывать всевозможные фокусы с магнитами и левитацией детям.
Ход эксперимента:
Отгадайте загадку:
Бывает маленьким, большим.
Железо очень дружит с ним.
С ним и незрячий, непременно,
Найдёт иголку в куче сена.
(Магнит)
Воспитатель : — А что такое магнит? (Показ) .
Дети: Магнит – это маленький кусочек железа, он притягивает металлические предметы.
Воспитатель: А как вы сможете отличить железные детали от остальных?
Дети: Чтобы сделать это правильно, нужно использовать магнит.
Воспитатель: А вы знаете, как называются предметы, притягиваемые магнитом?
Дети: Магнетические предметы.
Воспитатель: Из какого материала они изготовлены? (Из металла, железа) .
Воспитатель:Ребята, я приглашаю вас в лабораторию, предлагаю побыть маленькими исследователями, где мы поближе познакомимся со свойствами магнита.
Как Вы думаете, с чего начинают исследование ученые? (С опытов, экспериментов) .
Опыт «Поможем Золушке».
Ребята,ко мне пришло письмо от Золушки с просьбой о помощи. Злая мачеха подкинула Золушке очередную работу, она закинула в гречневую крупу металлические предметы и наказала всё быстро собрать. Давайте поможем Золушке? Я предлагаю вам при помощи волшебных магнитов собрать металлические предметы, затерявшиеся в крупе с помощью магнита и без (Дети садятся напротив друг друга и экспериментируют в парах. Один ребёнок соберёт все металлические предметы с помощью магнита, а другой самостоятельно? У кого быстрее получилось перебрать крупу? (У того, кто перебрал с помощью магнита)
оспитатель: какой вывод с проделанного опыта с рассыпанными металлическими предметами можно сделать? (Вывод: металлические предметы, легче и быстрее всего собрать с помощью магнита)
Опытным путем доказали, что магнитные силы действуют сквозь крупу и заставляют двигаться стальную пластинку за магнитом.
Воспитатель: Давайте дальше продолжим изучать свойства магнита. Перед вами лежат различные предметы. Как вы думаете, что произойдет с этими предметами, если поднести магнит?
Опыт: По очереди подносить магнит к предметам.
Поднесите магнит к карандашу. Что заметили?
Сделаем вывод: Дерево на магнит не реагирует.
Отложите карандаш в сторону.
Поднесите магнит к шарику. Что наблюдаем?
Вывод: резина на магнит не реагирует.
Поднесите магнит к пуговице. Что видим?
Вывод: Пластмасса не реагирует на магнит.
Поднесите к кораблику магнит. Что-то происходит?
Вывод: бумага не реагирует на магнит.
Давайте магнит поднесем к стеклу. Что видим?
Вывод: стекло не реагирует на магнит.
Поднесите магнит к гвоздю. Что увидели? (магнит притягивает гвоздь) .
Так же проверяем ключ, скрепку, ложку.
(Магнетические предметы складываем в тарелку)
Вывод: магнит притягивает железные предметы.
Отчего зависит, будут предметы магнетическими или нет?
(От материала, из которого изготовлены предметы)
Результаты нашего опыта зафиксируем. На столе у каждого лежит лист наблюдений. Обведите карандашом магнетические предметы. Итак, какие предметы вы обвели?
(Ответы детей).
Основные типы магнитной левитации
Магнитное давление на объект, подлежащий «парению», осуществляется несколькими способами. Выделяют два типа подобной левитации:
- EMS – электромагнитные конструкции;
- EDS – электродинамические устройства.
Система EMS отличается нестабильным равновесным положением. Для обеспечения стабильности необходимо применять АСУ (автоматизированные системы управления) и осуществлять постоянный контроль. Притягивающая сила возникает между проводником из ферромагнетика и электрическими магнитами.
Системы типа EDS базируются на принципах появления вихревых токов в проводящих компонентах. Для того чтобы вихревые токи появились, необходимо действие переменного поля магнитной природы.
Важно! Системы EDS делятся на два вида взаимодействия. Первый – стационарные катушки вступают во взаимосвязь с магнитами, имеющими сверхпроводимость. Второй – изменения магнитных полей (МП) происходят в результате действия сил, которые генерирует переменный ток
Второй – изменения магнитных полей (МП) происходят в результате действия сил, которые генерирует переменный ток.
Силы отталкивания, которые используются в электродинамических системах, делают их инертно стабильными.
Постоянные магниты никогда не используются самостоятельно, только в гибридных установках. Это связано с тем, что постоянный магнит не может обеспечить стабильного положения ни в одной из степеней свободы, значит, без поддержки других сил воздействия на статичность положения тут не обойтись.
Интересно. Чтобы уйти от привязки к объектам из магнитных материалов и позволить системам работать с элементами другой структуры материалов, есть необычное решение – использование магнитных вставок (посредников).
Простые опыты со звуком для младших школьников
Эксперимент со льдомЕсли вам повезет, и вы у себя дома найдете кусочек сухого льда, то сможете услышать необычный звук. Он довольно неприятный – очень тонкий и воющий. Для этого нужно сухой лед положить в обычную чайную ложку. Правда, звучать ложка сразу же перестанет, как только охладиться. Почему появляется этот звук?
При соприкосновении льда с ложкой (в соответствии с законами физики) выделяется углекислый газ, именно он заставляет вибрировать ложку и издавать необычный звук.
Забавный телефон
Возьмите две одинаковые коробочки. В середине дна и крышки каждой из коробочек проткните дырку при помощи толстой иглы. В коробочках разместите обычные спички. В сделанные отверстия протяните шнурок (длиной 10-15 см). Каждый конец шнурка нужно завязать за середину спички. Желательно использовать рыболовную леску из капрона или шелковую нитку. Каждый из двух участников эксперимента берет свою «трубку» и отходит на максимальное расстояние. Леска должна быть туго натянута. Один подносит трубку к уху, а другой ко рту. Вот и все! Телефон готов – можно вести светскую беседу!
ЭхоИз картона сделайте трубу. Ее высота должна быть около трехсот мм, а диаметр около шестидесяти мм. На обычную подушку разместите часы и накройте их сверху изготовленной заранее трубой. Звук часов в данном случае вы сможете услышать, если ваше ухо будет находиться прямо над трубой. Во всех остальных положениях звука часов не слышно. Однако если вы возьмете отрез картона и поместите его под углом в сорок пять градусов к оси трубы, то звук часов будет прекрасно слышен.
Изучение применения магнитов в жизни людей
Цель
Ход исследования: поиск сведений о применении магнитов в интернете
О магнитах люди узнали давно и стали использовать его свойства в своих целях. Во всех отраслях жизни магнит – постоянный спутник.
1. Первым прибором, основанным на явлении магнетизма, стал компас. Он был изобретен в Китае, приблизительно между IV и VI веками.
2. Благодаря свойству магнитов воздействовать на расстоянии и через растворы, их используют в химических и медицинских лабораториях, где нужно перемешивать стерильные вещества в небольших количествах. Магниты используют под водой. Благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений. С их помощью очень удобно закреплять и прокладывать кабель или держать под рукой инструмент.
3. Магниты используют в лечебных целях в виде пластырей, браслетов, амулетов, т.к. они оказывают мягкое обезболивающее действие, улучшают настроение, лечат заболевания костей, уменьшают возбудимость нервной системы и снимают стресс.
4.Широко распространён магнитный метод удаления металлических частиц из глаза.
5. Магниты окружают нас повсюду, так как все устройства, используемые нами в повседневной жизни, так или иначе, включают в себя магниты — мобильные телефоны, компьютеры, дверцы в шкафах, музыкальные центры, электрические двигатели, автомобили, дисплеи, компасы, игрушки, разнообразные датчики и приборы, научно-исследовательское оборудование и многие другие области.
Заключение
Наша гипотеза подтвердилась. Проведя наше исследование, мы выяснили, что магниты имеют много свойств:
1. Магниты обладают способностью притягивать предметы из железа или стали. На Дерево, пластмасс, бумага не реагируют на магнит.
2. Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются, а с разными — притягиваются.
3. Магнитная сила может проходить через предметы и вещества.
4. Магниты притягивают даже на расстоянии. Чем больше магнит, тем больше сила притяжения и тем больше расстояние, на котором магнит оказывает свое воздействие.
5. Не все магниты одинаковы, разные магниты имеют разную силу, эта сила зависит от размера магнита.
6. Магнит может передавать свои свойства другим предметам, временно превращая их в магниты;
7. Магниты с одинаковыми полюсами отталкиваются;
Нет области деятельности человека, где бы ни не применялись магниты.
В ходе нашего исследования мы узнали много интересного о магнитах:
В 2006 году Пьер Проске и его коллеги, сотрудники научной лаборатории Future Applications Lab в Швеции, изобрели уникальные магниты, которые оборудованы 16-символьными ЖК-дисплеями и имеют возможность взаимодействовать друг с другом, вися на холодильнике. Если повесить друг за другом два или более магнита, устройства сами проверят порядок слов и исправят грамматические ошибки, такой своеобразный редактор Word для холодильной дверцы.
Скоро в обиход войдут устройства нового поколения – магнитные гаджеты, которые, по сути, являются мини-компьютером на холодильной дверце. Гаджеты передают текстовые и голосовые сообщения, составляют список необходимых продуктов и даже подсчитывают энергетическую ценность еды.
Существует музей Гиннеса в Голливуде, в котором представлены более 7000 магнитов (часть коллекции Луизы Гринфарб).
Список литературы
- Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2006. – 260 с.
- Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей. Том 7 – Москва, 1994.
- Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика / Сост. А.А. Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. – М.: ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998. – 480 с.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.
1) 1 — S, 2 — N
2) 1 — А, 2 — N
3) 1 — S, 2 — S
4) 1 — N, 2 — S
2. Па рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу
3. При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка, находящаяся рядом, расположена перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока на противоположное. Стрелка
1) повернётся на 90°
2) повернётся на 180°
3) повернётся на 90° или на 180° в зависимости от значения силы тока
4) не изменит свое положение
4. Проводник, по которому протекает электрический ток, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
5. Из проводника сделали кольцо и по нему пустили электрический ток. Ток направлен против часовой стрелки (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции в центре кольца?
1) вправо
2) влево
3) на нас из-за плоскости чертежа
4) от нас за плоскость чертежа
6. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки
1) образуются магнитные полюса — на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса — на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный
7. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.
Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке
8. В однородном магнитном поле на проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок), действует сила, направленная
9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена
10. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?
11. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.
1) Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле.
2) Вокруг неподвижных зарядов существует электростатическое поле.
3) Если разрезать магнит на две части, то у одной части будет только северный полюс, а у другой — только южный.
4) Магнитное поле существует вокруг движущихся зарядов.
5) Магнитная стрелка, находящаяся около проводника с током, всегда поворачивается вокруг своей оси.
12. Электрическая схема содержит источник тока, проводник АВ, ключ и реостат. Проводник АВ помещён между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).
Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится.
2) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А.
4) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вниз.
5) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.
Часть 2
13. Участок проводника длиной 0,1 м находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Интерес без «конфликта интересов»
Парадокс: магниторецепция у многих видов есть, и у человека, судя по последним данным, тоже может иметься. Исследований этого чувства немало. Однако чем больше их становится, тем будто бы сильнее всё запутывается: одни коллективы опровергают результаты других, открытия «закрываются»…
Эта «борьба» кажется утомительной — и одновременно очень интересной. Приятно, когда нет давления догм и когда каждый факт подвергается проверке. Изучение магниторецепции не относится к областям науки, влияющим на повседневную жизнь человека, и это прекрасно. Исследователи магнитного чувства могут (пока что, по крайней мере) не думать, как их открытия будут восприняты обществом, и познавать мир без оглядки на вольных и невольных недоброжелателей. Такой свободы хочется пожелать и всем остальным ученым.
Ход занятия:
На столе у воспитателя коробка с “волшебной” рукавицей, деревянная лопатка, металлическая ложка, пластмассовая ложка, резиновый шарик, бумага.
— Ребята! Я купила в магазине рукавицу, да не простую, а волшебную. А в чем волшебство заключается, не знаю! А еще с рукавицей в коробке лежали разные предметы.
— Что это? (предметы)
— А как же нам убедиться в том, что рукавица волшебная? (выслушать предположения детей)
Опыт. Надеть рукавицу, по очереди брать предметы.
— Что происходит с предметами?
Вывод: Металлические предметы при разжимании не падают. Другие предметы падают. Рукавица перестает быть волшебной.
— Почему? (в рукавице есть что-то, что не дает падать металлическим предметам)
Предложить детям рассмотреть.
– Я предлагаю вам сегодня побыть маленькими исследователями.
— А как вы думаете, с чего начинает расследование ученый? (с опытов, экспериментов) И мы сегодня будем экспериментировать, и изучать свойства магнита. Рассмотрите предметы и определите, из каких материалов они сделаны.
— Что произойдет с этими предметами, если поднести к ним магнит? (выслушать предположения детей)
Опыт. По очереди подносить магнит к предметам.
Вывод: Магнит притягивает железные предметы. Это происходит потому, что магнит – обладает способностью притягивать предметы из железа.
Физ — минутка. (правая-левая рука).
Это-правая рука,
Это-левая рука,
Справа-шумная дубрава,
Слева-быстрая река.
Обернулись мы и вот
Стало всёнаоборот:
Слева-шумная дубрава,
Справа-быстрая река.
Неужели стала правой
Моя левая рука?
(Все движения выполняются в соответствии с текстом)
— Какое свойство магнита вы сегодня узнали? (магнит притягивает металл)
— Итак, ребята, я очень люблю шить, но у меня проблема,все мои швейные принадлежности: пуговицы, булавки, крючки – все перемешалось в шкатулке.
— Как можно быстро все разобрать, отделить металлические предметы от пластмассовых? (с помощью магнитов)
Провести игру-соревнование, предложить девочкам собрать пуговицы, а мальчикам булавки. Подвести итоги игры.
— А ещё использует человек магнит в своей жизни-компас, магнитофон, магнитная доска и многое другое…
Итог занятия:
-Ребята, что нового вы узнали сегодня про магнит (Магнит притягивает железо,магнит действует сквозь бумагу,с помощью магнита можно быстро отделить железо от пластмассы).
-Запомните-в природе магниты встречаются в виде кусков камня.
-Молодцы,мы сегодня хорошо поработали. Я вами очень довольна!
Магнитная цепочка
Магниты не только притягивают железные предметы, но и намагничивают их, то есть гвоздь может тоже притягивать другие гвозди. Намагничивание происходит, если тереть железку о магнит 40-50 раз. После чего железный предмет подносят к ему подобным и наблюдают притягивание, к примеру, скрепки к скрепке. Этот волшебный способ объясняется магнитным полем, которое есть вокруг объекта и способствует притяжению других предметов.
Убедиться в наличии магнитного поля помогут также другие опыты: по одну сторону бумаги положить скрепку, начертить линию «старта», а чуть дальше — магнит. Теперь нужно медленно двигать его к скрепке и успеть заметить, на расстоянии скольких сантиметров скрепка притянется.
А можно ли увидеть «магнитное поле»? Об этом — в следующим эксперименте.
Итог
Между экспериментами или в конце можно сделать вывод опыта с магнитом через игру, например «Магнит и скрепки», где кто-то один становится магнитом, а все остальные — скрепками. По команде «Магнит включен!» «скрепочки» подбегают к «магниту», а при словах «Магнит выключен!» детки бегут прочь в разные стороны. Повторять можно бесконечно.
А когда все набегаются и устанут, можно показать кукольный театр, летающую бабочку на поле, сказку про Колобка на бумаге.
Для кукольного театра рисуют и вырезают персонажей, оформляют декорации на коробке («лес», «домик»), оставляя у основания (ног персонажа) место под сгибы и прикрепление скрепок, чтобы с обратной стороны «театральной сцены» из коробки двигать магнитом фигуры.
Для сказки про Колобка достаточно нарисовать простым карандашом на листе бумаги домик, дедушку и бабушку, извилистую дорогу в лесу, по которой Колобок будет «катиться». Персонажи вырезаются как в прошлой игре, магнит присоединяют с обратной стороны бумаги и начинают рассказывать и показывать сказку.
Для летающей бабочки нужна коробка из-под обуви, которая ставится набок. Внутри оформляется полянка с солнышком, облаками, травкой и цветочками из цветной бумаги. Когда все приклеили, вырезают бабочку и посередине к ней прикрепляют скрепку. Ко дну коробки (со стороны травки) прикрепляют бабочку на ниточку, а сверху, с обратной стороны, прикладывают магнит. Под удивленные возгласы детей бабочка начнет «порхать»!
Даже игра в рыбалку с магнитными рыбками станет замечательным итогом удивительных опытов с магнитами.
Похожие записи:
Фидерные кормушки своими руками
Варено-копченая курица в домашних условиях
Деревянный пол на лагах: технология установки лаг
Из чего состоит пластиковое окно?
Как сделать копилку своими руками: фото и видео мастер-класс изготовления простых, красивых и оригинальных копилок
Можно ли сажать тюльпаны весной: нюансы и правила посадки