Экспериментальное задание, страница 210 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

С помощью самодельного электромагнита изготовьте постоянный магнит из стальных изделий: иголок, ножниц, гвоздей. Проведите испытание магнитных свойств выбранных вами изделий. Проверьте на опыте, как повлияет на магнитные свойства полученных магнитов их нагревание до высокой температуры. Зажав плоскогубцами намагниченную иглу, нагрейте ее в пламени свечи.

Изготовление постоянного магнита из стальных изделий

Для создания постоянного магнита необходимо сначала изготовить самодельный электромагнит. Для этого потребуются: железный стержень (например, длинный гвоздь или болт), изолированный медный провод и источник постоянного тока (например, батарейка на 1.5В или 4.5В).

1. Возьмите железный стержень и плотно, виток к витку, намотайте на него медный провод. Оставьте с обеих сторон свободные концы провода длиной около 10-15 см. Чем больше витков провода вы намотаете, тем сильнее будет магнитное поле электромагнита.

2. Зачистите концы провода от изоляции.

3. Подключите зачищенные концы к полюсам батарейки. Электромагнит готов. (Внимание: провод может нагреваться при длительном подключении, а батарейка быстро разряжаться. Соблюдайте осторожность и не держите цепь замкнутой долго.)

4. Теперь можно приступить к намагничиванию стального предмета (иголки, лезвия ножниц или гвоздя). Возьмите стальной предмет и одним из полюсов (концов) включенного электромагнита проведите по нему несколько раз (20-30 раз) в одном и том же направлении, от одного конца к другому. В конце каждого проведения отводите электромагнит в сторону и начинайте следующее движение с начальной точки. Сталь является магнитожестким материалом, поэтому она сохранит намагниченность и после того, как внешнее магнитное поле будет убрано.

Ответ: В результате описанной процедуры стальные изделия (иголка, гвоздь, ножницы) приобретают остаточную намагниченность и становятся постоянными магнитами.

Испытание магнитных свойств выбранных изделий

После процедуры намагничивания необходимо проверить, действительно ли предметы стали магнитами. Для этого можно провести несколько простых тестов:

1. Поднесите намагниченный предмет (например, иголку) к мелким металлическим объектам, которые могут притягиваться магнитом (ферромагнетикам). Это могут быть канцелярские скрепки, маленькие гвоздики, другие иголки или железные опилки.

2. Если намагниченный предмет притягивает к себе эти объекты, значит, он обладает магнитными свойствами.

3. Для более наглядной демонстрации можно определить полюса магнита. Положите намагниченную иглу на небольшой кусочек пробки или пенопласта и опустите в емкость с водой. Игла, свободно вращаясь, через некоторое время сориентируется в пространстве, указывая одним концом на север, а другим на юг, подобно стрелке компаса.

Ответ: Проведенные испытания показывают, что намагниченные стальные изделия притягивают к себе мелкие ферромагнитные предметы (скрепки, опилки), что подтверждает их превращение в постоянные магниты.

Проверка влияния нагревания на магнитные свойства

Данный эксперимент демонстрирует, как высокая температура влияет на магнетизм.

1. Возьмите ранее намагниченную стальную иглу, которая успешно прошла испытание на магнетизм (например, притягивает скрепку).

2. В целях безопасности зажмите иглу плоскогубцами или другим подобным инструментом, чтобы не обжечься.

3. Внесите иглу в пламя свечи и нагревайте ее до тех пор, пока она не раскалится докрасна.

4. Уберите иглу из пламени и дайте ей полностью остыть на воздухе до комнатной температуры.

5. После остывания снова попробуйте поднести иглу к канцелярской скрепке.

Вы обнаружите, что игла перестала притягивать скрепку. Это означает, что она потеряла свои магнитные свойства.

Объяснение: Магнитные свойства ферромагнитных материалов, таких как сталь, обусловлены упорядоченным расположением микроскопических областей намагниченности — магнитных доменов. При сильном нагревании атомы в кристаллической решетке вещества начинают колебаться гораздо интенсивнее. Это тепловое движение разрушает упорядоченную структуру магнитных доменов, их ориентация становится хаотичной. Существует критическая температура, называемая точкой Кюри (обозначается $T_C$), при достижении которой ферромагнетик полностью теряет свои магнитные свойства. Для стали эта температура лежит в районе 700-800 °C, что легко достигается в пламени свечи (на это указывает красное свечение металла). После остывания в отсутствие сильного внешнего магнитного поля хаотичная ориентация доменов сохраняется, и предмет оказывается размагниченным.

Ответ: Нагревание намагниченной стальной иглы в пламени свечи докрасна и последующее ее остывание приводят к полной потере ею магнитных свойств (размагничиванию).