close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Министерство образования Пензенской области
ГАПОУ ПО «Пензенский многопрофильный колледж»
ВНЕКЛАССНОЕ МЕРОПРИЯТИЕ
«Виртуальная экскурсия в Магниторий»
Автор Е. А. Волобуева
Преподаватель физики
Пенза, 2015
1) образовательные:
- познакомить студентов с историей изучения магнитных явлений;
- в целях формирования научного мировоззрения подчеркнуть реальность и объективность
существования магнитного поля, указать экспериментальные факты, доказывающие это
положение;
- показать значимость изучения магнитных явлений в жизни и технике, в том числе, для
овладения профессией;
- способствовать приобретению новых знаний и умений с использованием средств
современных информационных технологий.
2) развивающие:
- развивать логическое мышление, речь и память у студентов;
- способствовать овладению навыками работы с физическим оборудованием: катушка
индуктивности, источник тока;
- развивать умения обобщать, анализировать и проводить аналогии;
- развивать умения выделять главные свойства магнитного поля;
- развивать умение излагать в доступной научной форме свои мысли;
- способствовать развитию интереса к изучению физики.
3) воспитательные:
- стремиться воспитывать чувство уважения к окружающим, умения выслушивать
одногруппников;
- стремиться воспитывать чувство ответственности за порученное дело;
- стремиться воспитывать чувство патриотизма.
Ход мероприятия.
Преподаватель: Здравствуйте, сегодня у нас будет необычное мероприятие - виртуальная
экскурсия в Магниторий - музей Магнитного поля, в процессе которой вы сможете узнать много
нового и интересного о магнитном поле и его свойствах, убедиться в значимости исследований
магнитных явлений.
Первый зал «Колесо истории»
Экскурсовод 1: Рад вас приветствовать в зале «Колесо истории», именно здесь вы сможете
узнать об истории появления и использования магнитов.
Предание рассказывает. Много веков назад в поисках своей овцы пастух зашел в незнакомые
места, в горы. Кругом лежали черные камни. Он с изумлением заметил, что его палку с железным
наконечником камни притягивают к себе.
Пораженный чудесной силой камней пастух принес их в ближайший город — Магнессу.
Здесь каждый мог убедиться в том, что рассказ пастуха не выдумка — стоило потереть таким
камнем лезвие ножа, и тот сам начинал притягивать железные предметы — гвозди, наконечники
стрел. По имени города чудодейственные камни были названы магнитами.
Природные магниты, найденные близ древней Магнессы были кусками железной руды,
обладающей отчетливо выраженными магнитными свойствами.
В Древней Греции и в Древнем Риме «волшебные камни» показывали на ярмарках и
празднествах.
В средневековье магнитам придавали мистическое значение. Из магнитного железняка
делали целебные снадобья, считали, что магнит способен восстанавливать семейное счастье,
притягивая мужа к жене, изгонять из человека душевную тоску, приворожить красавицу.
Практическое применение магнитных явлений было связано с компасом, впервые
изготовленным в Китае. Через арабских купцов в XII веке с принципом действия компаса
познакомилась Европа. Со временем компас стали ставить на корабли, брать с собой в
путешествия, использовать при составлении географических карт. В сочетании с ориентированием
по звездам компас превратился в незаменимое навигационное средство.
Изучение магнитов не прекращалось. В XIII в. появилось сочинение «Письмо о магнитах»
француза Пьера Пилигрима (из Мерикура). Автор описывает изготовленный им шарообразный
магнит, действие его на магнитную стрелку, способ намагничивания железа и вводит понятие о
полюсах магнита и т.д.
Ученые выяснили, что магнит состоит из множества крошечных магнитиков, и у каждого
имеется оба полюса — и северный, и южный. Их назвали доменами. Они есть даже в
ненамагниченном железе, которое не проявляет своих магнитных свойств. Дело в том, что пока
кусок железа не намагнитили, его домены ориентированы беспорядочно, а вот когда этот кусок
намагнитят, все домены поворачиваются, словно миниатюрные магнитные стрелочки: северными
полюсами в одну сторону, а южными — в другую. Размагнитить магнит можно несколькими
способами: нагреть, ударить им, поместить в катушку с переменным током.
В 1600 году английский учёный Уильям Гильберт в своей книге "О магните, магнитных
телах и большом магните — Земле" представил Землю как гигантский постоянный магнит. А
также высказал гипотезу, что магниты взаимодействуют посредством образованных вокруг них
магнитных полей.
Преподаватель: Итак, вокруг намагниченных тел образуется невидимое поле, которое
позволяет им взаимодействовать друг с другом – его назвали магнитным. Мы с Вами вспомнили
материал, который нам пригодиться в пути, теперь пойдем по «Магниторию» дальше за новыми,
ещё не известными вам фактами.
- Как вы думаете, магнитное поле образуется только вокруг магнитов?
(студенты предлагают свои варианты ответов)
Ответ на этот вопрос мы получил во втором зале. Следуйте за экскурсоводом.
Второй зал «Из истории исследования магнитных сил»
Экскурсовод 2: Началом исследования поля тока можно считать 1820 год. Профессор
физики Копенгагенского университета Ханс Кристиан Эрстед открыл, что проходящий по
проводнику ток оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку.
Магнитная стрелка поворачивается перпендикулярно проводнику.
После этого открытия французский ученый Андре Мари Ампер
всецело посвящает себя проблемам электродинамики и в том же году он
открывает магнитное взаимодействие токов.
Обратите, пожалуйста, внимание на эту экспозицию, являющуюся
экспериментальной установкой Ампера.
Преподаватель: Давайте посмотрим воспроизведение опыта Ампера (видеофрагмент)
Преподаватель: Мы с Вами пронаблюдали, что в одном случае между проводниками с
током действуют силы отталкивания, а в другом силы притяжения. Между проводниками
действуют Магнитные силы.
Преподаватель: Магнитное поле, подобно электрическому, существует реально, независимо
от нас и наших знаний о нем.
Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля является факт
существования магнитных мин. Именно, они создали серьёзную угрозу для советских моряков
уже в первые дни Великой Отечественной войны.
Третий зал «Наука на фронте, наука для Победы!»
Кадры из фильма о военно-морском флоте в годы Великой Отечественной войны
Экскурсовод 3: 24 июня 1941 года в 2 часа 41 минуту в устье Финского залива подорвался
на магнитной (бесконтактной) немецкой мине эсминец «Гневный». В 4 часа 21 мин в том же
районе подорвался крейсера «Максима Горького». Живы остались, только члены экипажа
крейсера.
Для взрыва магнитной мины не требуется непосредственного соприкосновения ее с корпусом
корабля. Взрыватель срабатывает от воздействия на него магнитного поля судна. Идея
изготовления такого взрывателя очень проста.
Каждому известно, что магнитная стрелка отклоняется, если к ней поднести магнит
(демонстрируется). Отклонение подобной стрелки, помещенной внутри мины, можно
использовать для замыкания контакта взрывателя. При соответствующем подборе
чувствительности взрыв мин будет происходить в тот момент, когда корабль окажется над ней, а
значит, будет поражена самая незащищенная его часть – днище. Даже большие корабли гибнут
при взрыве под ними таких мин. Кроме того, магнитные мины, лежащие на дне, не поддаются
обычным методам обезвреживания, рассчитанным на подсекание и подрыв якорных мин.
Установка магнитных мин может производиться не только с кораблей, но и с самолетов – в
открытом море, в бухтах, гаванях, на фарватерах рек.
Преподаватель: В связи с обостренной политической обстановкой в мире в 30-х- 40-х годах
естественно было ожидать войны, в которой будут использоваться подобные магнитные мины.
Все это заставило командование Военно-Морского Флота СССР поставить перед специалистами
задачу – разработать методы защиты кораблей от неконтактного
магнитного минного оружия.
Экскурсовод 4: В1936г. проблемой размагничивания кораблей
занялась группа ученых Ленинградского физико-технического
института Анатолий Петрович Александров,
Игорь Васильевич
Курчатов и Борис Александрович Гаев. Предполагалось, что
размагничивание корабля можно сделать путем компенсации
магнитного поля корабля с помощью закрепленных на нем
специальных обмоток, через который пропускался постоянный ток.
При этом магнитное поле корабля может быть скомпенсировано
магнитным полем тока в такой степени, что прохождение корабля над миной не будет вызывать
срабатывания взрывателя.
Сначала исследования проводились на лабораторной модели корабля, сделанной из дерева и
обитой листовым железом. В результате этих опытов были найдены наиболее оптимальные виды
размагничивающих обмоток. Решено было переходить к опытам на плавающих кораблях.
Первое военное утро застало группу Александрова на борту линкора «Марат», который стал
первым из крупнейших кораблей Военно-Морского Флота СССР, оборудованный
размагничивающей системой.
С 27 июня 1941г. в Кронштадте начала работать Балтийская группа размагничивания, с 1
июля в Севастополе – Черноморская, с 9 июля в Архангельске – Северная, с 14 августа во
Владивостоке – Тихоокеанская.
Сразу же по прибытии на места началась напряженная работа по монтажу
размагничивающих устройств на кораблях. Она велась почти повсеместно круглосуточно, в
труднейших условиях первого периода войны, при нехватке специалистов, кабеля, оборудования,
зачастую под бомбежками и обстрелами, по жестко ограниченному графику. Тем не менее,
самоотверженно преодолевая трудности, научные работники, военные моряки, судостроители и
монтажники начали один за другим передавать специальным комиссиям штабов флотов корабли
со смонтированными и отрегулированными размагничивающими устройствами. Уже в августе
основное боевое ядро кораблей на всех действующих флотах и флотилиях было защищено от
магнитных мин противника.
Обратите внимание на ценный экспонат этого зала – установку с помощью, которой вы сами
сможете убедиться в эффективности метода размагничивания кораблей.
Экспериментальная проверка принципа размагничивания кораблей
Экскурсовод 5: Идея, положенная в основу работ по защите кораблей от неконтактных мин,
состояла в размагничивании кораблей. Предполагалось, что это можно сделать путём
компенсации магнитного поля корабля с помощью закреплённых на нём специальных обмоток,
через которые пропускался постоянный ток. При этом магнитное поле корабля может быть
скомпенсировано магнитным полем тока в такой степени, что прохождение корабля над миной не
будет вызывать срабатывания взрывателя, имеющего ограниченную чувствительность.
Принцип обмоточного размагничивания кораблей:
1-кабель размагничивающего устройства;
2-магнитное поле корабля;
3-магнитное поле обмотки с током;
4-результирующее магнитное поле корабля;
5-допустимый предел результирующего магнитного поля, не оказывающий влияния на
магнитного поля, не оказывающий влияния на магнитный взрыватель мины.
Простая идея, предложенная А.П.Александровым, Б.А.Гаевым и инженером Балтийского
завода А.А.Кортиковским, не сразу получила поддержку со стороны специалистов. Многие из
минёров считали, что если и размагничивать корабль, то нужно полностью скомпенсировать его
поле до нуля. А так как это невозможно из-за весьма сложной конфигурации поля,
размагничивание становится бессмысленным, и нужно сосредоточить все силы на создании и
совершенствовании методов траления. Некоторые специалисты считали даже, что корабль нужно
не размагничивать, а намагничивать ещё сильнее, с тем, чтобы увеличенное магнитное поле
вызывало взрыв магнитной мины на большом расстоянии от корабля.
Группе А.П.Александрова надо было, прежде всего, самой убедиться в осуществимости
идеи размагничивания. Сначала исследования проводились на лабораторной модели корабля,
сделанной из дерева и обитой листовым железом. В
результате этих опытов были найдены наиболее
оптимальные виды размагничивающих обмоток. Решено
было переходить на плавучие корабли.
Для демонстрации работы магнитных мин и метода
защиты от них используется следующее оборудование:
источник постоянного и переменного тока, катушка
индуктивности, полосовой магнит и магнитная стрелка,
ориентированная вдоль линии юг-север.
Приблизительно на высоте 30-40 сантиметров над
стрелкой, перпендикулярно направлению её оси, рукой
медленно проносим полосовой магнит, - магнитная стрелка
поворачивается, стремясь установиться вдоль оси магнита.
Видно, что «датчик» реагирует на «корабль».
Чтобы размагнитить магнит лучше всего использовать соленоид, соединённый с
источником переменного тока. При включенном токе вынимаем магнит вдоль оси соленоида в
направлении восток - запад, пока он не окажется на достаточном удалении.
Магнит размагничивается, потому что домены (группа близких атомов, которая может
иметь магнитную ось на каждом атоме или
молекуле, направленную в одну и туже
сторону) переориентируются 50 раз в
секунду и, по мере того как стержень
удаляется от соленоида, магнитное поле
ослабевает до тех пор, пока оно уже не в
силах ориентировать домены. Таким
образом, они будут располагаться в
случайном
порядке,
и
магнит
размагнитится.
а) не намагниченное тело; б)
намагниченное тело; в) реагирование
намагниченного тела на поднесенный к
нему магнит.
Тот же эффект достигается, если магнит оставить в соленоиде и постепенно уменьшать ток
до нуля.
После размагничивания снова проносим магнит над магнитной стрелкой - стрелка не
шелохнётся, значит, «датчик мины» не сработал.
Чтобы вернуть магниту его первоначальные свойства, помещаем его в катушку с большим
числом витков и пропускаем по ней постоянный ток. Восстановление магнитных свойств можно
легко проверить с помощью стрелки. (Приложение 1)
Преподаватель: Небольшая в довоенные годы группа специалистов послужила основой для
создания в годы войны большой и хорошо организованной службы размагничивания кораблей.
Благодаря их работе были сохранены для Родины сотни кораблей и многие тысячи человеческих
жизней. И об этом нам стоит помнить всегда, особенно в этом юбилейном году - со дня Победы
над фашистами прошло 70 лет, но этот праздник остаётся значимым для нас, т.к. мы обязаны
участникам войны жизнью.
В настоящее время значимость работ по изучению магнитных явлений не уменьшилась. А
чтобы узнать об этом пройдите, пожалуйста, в третий зал.
Третий зал «Новый век - новые технологии»
Экскурсовод 6: Магнитные поля используются:
1) в измерительных электрических приборах,
2) для отклонения электронного пучка в электронно-лучевой трубке,
3) для нахождения масс элементарных заряженных частиц в специальных
приборах – масс- спектрографах,
4) в электромагнитах,
Электромагниты применяются для электронных замков, реле, герконов. Геркон электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных
контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону
постоянного магнита или включении электромагнита контакты замыкаются. Герконы
используются как бесконтактные выключатели, датчики близости и т. д. Во всех
вышеперечисленных устройствах детали, которые задумывались разработчиком как
магнитомягкие, то есть не имеющие собственной магнитной индукции при отсутствии
тока в катушке, могут намагнититься и привести устройство в нерабочее состояние.
При работе с технологическими приспособлениями и инструментами
необходимо чтобы обрабатываемый материал, заготовка, деталь или изделие не перемещалось
вслед за движущимися устройствами. Особенно это актуально для ручной работы. Например, во
многих случаях неудобно пользоваться намагниченными отвёрткой, пинцетом.
5) размагничивание магнитных носителей информации
Размагничивание, применённое к магнитному носителю, может уничтожить все данные
быстро и эффективно. Используется прибор, называемый размагничиватель, предназначенный для
уничтожения данных.
Размагничивание обычно выводит жёсткий диск из строя, так как уничтожает
низкоуровневое форматирование, производимое во время изготовления. Размагниченные дискеты,
обычно, могут быть переформатированы и использованы заново.
6) в медицине для обследования организма человека и оздоровления посредством
магнитотерапии.
7) размагничивание труб.
Прежде чем приступить к ремонту нефти и
газопроводных труб, их необходимо размагнитить. Трубы
намагничиваются, находясь в магнитном поле Земли. Для этого
используют специальные установки, например "СУРА - БМ".
Такая установка предназначена для размагничивания
и/или компенсации остаточных магнитных полей при сварке
стыков труб и элементов магистральных газопроводов может
также применяться для размагничивания деталей, конструкций
и механизмов, изготовленных из ферромагнитных сталей.
Основное назначение устройство – это уменьшение
продольной составляющей остаточной намагниченности, для
уменьшения напряжённости магнитного поля в разделке сварного шва при проведении ремонтносварочных работ.
Задача "размагничивания" сводится к устранению вредных последствий действия
намагниченности. При ремонте участков трубопроводов с применением электросварки это эффект
"магнитного дутья", значительно увеличивающий время и ухудшающий качество сварочных
работ.
Принцип работы установки основан на воздействии магнитного знакопеременного поля
затухающего по фиксированному декременту на подготовленное к сварке соединение труб.
Магнитное поле для размагничивания сварного соединения создает гибкий универсальный
соленоид, выполненный из сварочного кабеля КОГ 1 х 25,0 в виде двух или четырех плетей
(шлейфов), которые оперативно накладываются по обе стороны соединения подготовленного под
сварку. Таким образом, трубы не размагничиваются до близкого к нулевому значению магнитного
поля, а размагничивание установкой приводит к минимально-возможному в конкретной
конструкции полю в сварном зазоре, при этом полученное поле по всему периметру трубы
становится однородным.
8) размагничивание автомобильных запчастей.
Прежде чем установить некоторые запчасти на
автомобиль их подвергают магнитному контролю. Каждую
деталь, подвергаемую магнитному контролю, следует
размагнитить, так как при дальнейшей эксплуатации может
отрицательно
сказаться
влияние
ее
остаточной
намагниченности на работу автомобиля. Поверхности
трущихся деталей (шестерни, валики, подшипники) будут
притягивать стальные металлические частицы, например
продукты изнашивания, и тем самым увеличивать
собственный износ. Неразмагниченные детали искажают
показания электромагнитных и навигационных приборов.
Размагничивают детали, воздействуя на них переменным магнитным полем, напряженность
которого уменьшается от максимального значения до нулевого. Степень размагниченности
деталей проверяют приборами для контроля размагниченности.
9) Новые технологии позволили создать вечный магнито-гравитационный двигатель,
который возможно станет альтернативой двигателю внутреннего сгорания
на автомобилях.
Перед вами простейший магнито-гравитационный мотор Дудышева.
Принцип его работы состоит в том, что постоянные магниты ротора на
разных участках его траектории вращения вокруг дискового постоянного
магнита непрерывно испытывают силы притяжения отталкивания от него от этого центрального постоянного магнита - причем благодаря
оригинальной конструкции этого магнитного мотора эти силы действуют в
таком направлении - которая и обеспечивают непрерывное вращение
магнитного ротора.
10) В природе магнитное поле Земли предохраняет все
живое на земле от потока космических частиц.
Преподаватель: Итак, наша экскурсия подошла к своему завершению. Наши экскурсоводы
провели вас лишь по некоторым залам этого большого музея, и надеемся, что вам захочется
прийти сюда ещё. Спасибо за внимание! До новых встреч!
Используемая литература:
1. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. –
М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — (в пер.) -622с
2. Плетнёв С. В. Магнитное поле: свойства, применение. – Изд. ГУМАНИСТИКА, 2004 г. – 624 с
3. // "Физика в школе" №8 ,2001, с.75.
4. Журнал "Судостроение" № 2, 2007 год. Статья В. М. Йолтуховского и В. А. Козлова
"Противоминная защита надводных кораблей и подводных лодок ВМФ СССР (1941-1945 гг.) (По
материалам ЦВМА).
Интернет-ресурсы:
ttp://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/ed9ec0b9-ace4-4180-a418bbce9d8154df/110158/?interface=pupil&class[]=49&class[]=50&class[]=51&subject=30&onpage=20&o
npage=20&page=1 Видеоролики
http://okomira.ru/readarticle.php?article_id=35 - сайт о том, как устроен мир
http://www.alhimik.ru/great/amper.html
http://innovatory.narod.ru/karcev_20.html
http://ru.wikipedia.
www.rusedu.ru/detail_1281.html
Приложение 1 .
Фотографии эксперимента
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа