Dane INFORMACYJNE ID grupy: 96/97_mp_g2 Opiekun: Maria Senyszyn Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 2 im. Jana Heweliusza ID grupy: 96/97_mp_g2 Opiekun: Maria Senyszyn Kompetencja: matematyczno-przyrodnicza Temat projektowy: Szukanie igły w stogu siana … Semestr/rok szkolny: semestr III/ rok szkolny 2010/11

Co to jest pole magnetyczne? Pole magnetyczne jest to przestrzeń otaczająca magnes trwały lub przewodnik, w którym płynie prąd. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego.

Nasze linie pola magnetycznego

Igła magnetyczna niewielki magnes trwały, zazwyczaj w kształcie wydłużonej linii, zamocowany tak by mógł się obracać wokół pionowej osi, używany do wskazywania kierunku linii pola magnetycznego

Pole magnetyczne Ziemi Ziemskie pole magnetyczne – pole magnetyczne występujące naturalnie wewnątrz i wokół Ziemi

Zorza polarna Zorze polarne powstają na skutek burz magnetycznych na Słońcu. Z powierzchni Słońca wyrzucane są wtedy ogromne ilości naładowanych cząstek (głównie protonów i elektronów) o wysokiej energii. Tworzą one tak zwany wiatr słoneczny. Kiedy wiatr słoneczny dotrze w pobliże Ziemi, oddziałuje z polem magnetycznym Ziemi.

Na skutek tego elektrony poruszają się ruchem spiralnym wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego i w końcu zderzają się w pobliżu biegunów magnetycznych z cząsteczkami azotu i tlenu wzbudzając je, które wracając do stanu podstawowego wypromieniowują energię w postaci kwantów światła.

Co to jest magnes? Magnes - ciało lub urządzenie wytwarzające stałe pole magnetyczne.

Podział magnesów: Magnesy dzieli się na: - magnesy trwałe, - magnesy proszkowe, - magnesy tlenkowe, - elektromagnesy, - magnesy nadprzewodnikowe, - magnes neodymowe.

Magnes trwały - ciało wykonane z materiału ferromagnetycznego o właściwościach magnetycznie twardych, wytwarzający w otaczającej go przestrzeni stałe pole magnetyczne (np. namagnesowany kawałek żelaza).

Magnes neodymowy – magnes trwały (magnes stały) wytwarzany ze związku neodymu, żelaza i boru Nd2Fe14B. Produkowany jest metodami metalurgii proszków czyli prasowania sproszkowanych komponentów w polu magnetycznym w podwyższonej temperaturze. Magnesy te wytwarzają bardzo silne pole magnetyczne, co przekłada się na dużą siłę przyciągania.

Dwa magnesy neodymowe (każdy o wymiarach ∅ 20 mm × 10 mm), niemożliwe do rozdzielenia gołymi rękami.

Zastosowanie magnesów neodymowych: - magnetyzery (wody, powietrza, gazu i paliwa) - silniki, prądnice - urządzenia elektroniczne - głośniki, mikrofony - zabawki, itp. Magnes neodymowy utrzymujący ciężar 1300 razy większy od swojego

Elektromagnes Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego.

Zbudowany jest z cewki nawiniętej zazwyczaj na rdzeniu ferromagnetycznym, o otwartym obwodzie magnetycznym, zwiększającym natężenie pola magnetycznego w części otoczenia zwojnicy. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd przestaje płynąć.

Elektromagnes

Zastosowania elektromagnesów: - maszyny elektryczne - silnik elektryczny, prądnice - głośniki, dzwonki, styczniki, itp. - kolej magnetyczna - w urządzeniach wykorzystujących jądrowy rezonans magnetyczny - dźwigi elektromagnetyczne - huty (przenoszenie złomu żelaznego) - stocznie (transport blach stalowych) - hale (utrzymywanie ciężkich części stalowych) - akcelerator kołowy - lampy kineskopowe - instalacje alarmowe, zamki.

Kompas Kompas magnetyczny – przyrząd nawigacyjny służący do wyznaczania kierunku południka magnetycznego. W kompasie wykorzystywane jest zjawisko ustawiania się swobodnie zawieszonego magnesu wzdłuż linii pola magnetycznego.

Kompas składa się z wąskiego, długiego i lekkiego magnesu (tzw Kompas składa się z wąskiego, długiego i lekkiego magnesu (tzw. igły magnetycznej) ułożyskowanego na pionowej osi oraz tarczy z podziałką kątową (tzw. róży kompasowej). Współczesne kompasy wypełnione są płynem (zwykle alkoholem), co zapobiega drganiu igły utrudniającemu odczyt.

Busola Busola magnetyczna – urządzenie nawigacyjne służące do wyznaczania kierunku bieguna magnetycznego. Busola, podobnie jak kompas, jest wyposażona w igłę magnetyczną. Ponadto posiada wyskalowany obrotowy limbus i przyrządy celownicze (najczęściej w postaci muszki i szczerbinki), co pozwala na pomiar kątów przy wyznaczaniu azymutu. Czasami w pokrywie busoli umieszczane jest lusterko, które pomaga w jednoczesnym celowaniu i kontrolowaniu wskazań igły magnetycznej.

Nasze doświadczenie, w którym namagnesowana szpilka ułożona na wodzie zachowuje się jak igła magnetyczna kompasu.

Pole magnetyczne przewodnika z prądem Przewodnik prostoliniowy, przez który płynie prąd elektryczny, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne, którego linie tworzą okręgi leżące w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika o środkach leżących na przewodniku. Doświadczenie Oersteda w naszym wykonaniu:

Reguła prawej dłoni Zwrot linii tego pola wyznacza się za pomocą reguły prawej dłoni: JEŻELI PRAWĄ RĘKĄ OBEJMIEMY PRZEWODNIK Z PRĄDEM W TAKI SPOSÓB, ŻE KCIUK ZWRÓCONY BĘDZIE ZGODNIE Z KIERUNKIEM PŁYNĄCEGO W PRZEWODNIKU PRĄDU, TO POZOSTAŁE CZTERY PALCE POKAŻĄ ZWROT LINII POLA MAGNETYCZNEGO.

Siła elektrodynamiczna Siła, która działa na przewodnik elektryczny, przez który płynie prąd elektryczny, umieszczony w polu magnetycznym.

Reguła lewej dłoni Reguła określająca kierunek i zwrot wektora siły elektromagnetycznej. Jeżeli lewą dłoń ustawi się tak, aby linie pola magnetycznego zwrócone były prostopadle ku wewnętrznej powierzchni dłoni a wszystkie palce - z wyjątkiem kciuka - wskazywały kierunek i zwrot płynącego prądu dodatniego to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot siły elektrodynamicznej działającej na dodatni ładunek elektryczny umieszczony w tym polu.

Zastosowanie siły elektrodynamicznej Zastosowanie siły elektrodynamicznej w: silnikach elektrycznych (energia elektryczna jest zamieniana na pracę mechaniczną) prądnicach (praca mechaniczna jest zamieniana na energię elektryczną) miernikach elektrycznych (energia elektryczna jest zamieniana na pracę mechaniczną)

Indukcja elektromagnetyczna W 1831 roku, po dziesięciu latach wytrwałych prób, M. Faradayowi udało się wykazać i określić w jaki sposób zmienne pole magnetyczne powoduje powstanie pola elektrycznego. Wykonał eksperyment, który miał w następstwie olbrzymie znaczenie dla rozwoju fizyki i techniki.

Zastosowanie siły elektromagnetycznej Wszelkie prądnice, agregaty prądotwórcze, transformatory i wiele innych wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Wykorzystanie zjawisk elektromagnetycznych w samochodzie: świeca zapłonowa, prądnica, alternator.

Pole magnetyczne człowieka

Wpływ pola magnetycznego na człowieka W jaki sposób i jakie skutki wywiera na nasz organizm działanie pola magnetycznego? - Pole magnetyczne stałe, może być niebezpieczne dla ludzi, którzy posiadają różnego rodzaju implanty, bądź rozruszniki serca. W przypadku implantów pole magnetyczne może powodować powstanie sił, które mogą spowodować uszkodzenie tychże. A w przypadku rozruszników, może doprowadzić do zakłócenia ich pracy.

- Pole magnetyczne zmienne powoduje pobudzenie do ruchu ładunków elektrycznych, czyli także jonów które znajdują się w komórkach. To z kolei prowadzi do aktywacji różnego rodzaju procesów biochemicznych, które mogą poprawić metabolizm, lub działanie tkanek i innych narządów. Jako, że pole magnetyczne działa na molekuły w pierwszej kolejności, to jego działanie dotyka pierwotnych przyczyn wszelkich dolegliwości.

- Przy stosowaniu pola magnetycznego jako czynnika korzystnie wpływającego na nasz organizm, wielką zaletą jest jego przenikalność, dzięki której może ono działać na każdy fragment tkanki znajdującej się w organizmie.

- Poza pobudzaniem molekuł i wynikającym z tego aktywowaniem pracy komórek, pole magnetyczne także powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, powoduje spadek krzepliwości krwi, oraz polepsza zdolność krwi do przenoszeni tlenu.

Zmienne pole magnetycznie wpływa korzystnie na proces rekonstrukcji tkanki kostnej, czyli jest bardzo pomocne przy leczeniu różnego rodzaju złamań. Pole magnetyczne stałe także przyspiesza proces gojenia się ran

Także astronauci, gdy opuszczają Ziemię opuszczają obszar pola magnetycznego, dlatego też w ich skafandry wyposażane są w magnesy, które mają na celu symulacje wpływu pola magnetycznego na ich organizmy.

Wpływ pola magnetycznego na zwierzęta Niektóre gatunki zwierząt, zwłaszcza pszczoły i ptaki, mają tzw. „zmysł magnetyczny”. Posiadają narząd, dzięki któremu odnajdują kierunki świata za pomocą pola magnetycznego Ziemi. Żółwie morskie migrują tysiące kilometrów po otwartym oceanie, dążąc do miejsc lęgu i żerowania. Kierują się w swoich migracjach swoistą "mapą" magnetyczną. Jak ostatnio wykazano jest to umiejętność ustalania pozycji geograficznej na podstawie subtelnych zmian pola magnetycznego Ziemi, podobnej w działaniu do GPS.

Na podstawie informacji uzyskanych z pola magnetycznego mogą stwierdzić, gdzie są w stosunku do swojego celu wędrówki. W wyniku prowadzonych od wielu lat badań nad wpływem pól magnetycznych na organizmy ryb, udało się ustalić m.in., że pole magnetyczne wykazuje znaczący i różnoraki wpływ na zachowanie się gamet (jaja i plemniki), rozwój i przejawy funkcji życiowych zarodków i larw ryb, a w tym wymianę wodną i gazową, motorykę układu krążenia, oraz ich orientację przestrzenną.

Wpływ pola magnetycznego na rośliny Oddziaływanie zewnętrznego, stałego pola magnetycznego może wpływać na prędkość i kierunek przemieszczania się spolaryzowanych cząstek substancji, co w konsekwencji może decydować o tempie i kierunku wielu procesów życiowych odbywających się w roślinach.

Ferrofluidy Ferrofluid (rzadko ciecz magnetyczna, ferrociecz) to substancja o właściwościach możliwie zbliżonych do cieczy, która w odróżnieniu od typowych cieczy jest w warunkach pokojowych dobrym paramagnetykiem i ulega silnej polaryzacji magnetycznej w obecności zewnętrznych pól magnetycznych.

Przykłady ferrofluidów