Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Zespół Szkół nr 35 w Bydgoszczy • ID grupy: 96/80_MP_G1 • Kompetencja: matematyczno - przyrodnicza • Temat projektowy: ,,Szukanie igły w stogu • siana” • Semestr/rok szkolny: IV 2011/2012

3. Nasza grupa - 96/80_MP_G1 Julka Kaniewska Milena Lewandowska Martyna Przybylska Arek Jankowski Maciej Leśniewski Krzysztof Reguła Tomek Szmelter Maciej Wrzesiński Paweł Pilcek Opiekun: mgr Joanna Sulińska

4. TYTUŁ SLAJDU Zapraszamy do obejrzenia naszej prezentacji

5. Pole magnetyczne

6. Oddziaływanie magnetyczne znano wcześniej niż oddziaływanie elektryczne. Wiąże się to z istnieniem w przyrodzie tzw. magnesów trwałych (magnetyt Fe2O3), jak również z tym, że Ziemia zachowuje się jak wielki magnes.

7. Istnienie pola magnetycznego jest skutkiem ruchu ładunków elektrycznych. Wszelki przepływ prądu elektrycznego powoduje powstanie pola magnetycznego. Jest to niezależne od natury prądu: może to być prąd elektronowy w przewodniku, prąd jonowy w elektrolicie, prąd w gazie. Pole magnetyczne towarzyszy też ruchowi elektronów w atomie, ruchowi jąder atomowych w cząsteczkach.

8. Już w starożytności znana była właściwość jednego z rodzajów rudy żelaza (magnetytu), polegająca na przyciąganiu kawałków stali. Zjawisko to nazwano magnetyzmem, a ciało mające opisane właściwości (np. namagnesowany kawałek miękkiej stali) magnesem trwałym.

9. Zwykle magnesy wykonane są w kształcie sztabki lub podkowy. Każdy magnes ma dwa bieguny: biegun północny N i biegun południowy S.

10. Magnesy trwałe zawsze występują w postaci dipoli (dwubiegunowe). Podział magnesu nie prowadzi do rozdzielenia biegunów. Jeśli przetniemy magnes na kilka części, to każda z tych części będzie również dwubiegunowa.

11. Pole magnetyczne to przestrzeń, w której działają siły magnetyczne Przyjmuje się, że zwrot linii pola magnetycznego jest ustawiony od bieguna północnego N do bieguna południowego S.

12. Podstawowe właściwości pola magnetycznego Pole magnetyczne jest to przestrzeń otaczająca magnes trwały lub przewodnik, w którym płynie prąd. Podobnie jak pole elektryczne, pole magnetyczne można przedstawić graficznie za pomocą linii sił pola . Są to linie, wzdłuż których ustawiają się igły magnetyczne umieszczone w polu magnetycznym. Na rysunku tym przedstawiono dwie z wielu linii pola magnetycznego wytwarzanego przez sztabkowy magnes trwały. Jak widać, linie sił pola magnetycznego są liniami zamkniętymi. Reguła ta dotyczy dowolnej konfiguracji pola magnetycznego. Każdy magnes ma dwa bieguny N i S . Linie sił pola magnetycznego biegną zawsze od bieguna N do bieguna S . Pole magnetyczne jest bezźródłowe, tzn. nie istnieją "ładunki" magnetyczne. Ruchome ładunki elektryczne wytwarzają pole magnetyczne.

13. Przewodnik taki wytwarza pole magnetyczne, którego linie są okręgami o wspólnym środku. Kierunek pola magnetycznego z kierunkiem prądu wyznacza reguła „prawej ręki” : Jeżeli wyprostowany kciuk prawej dłoni wskazuje kierunek prądu w przewodniku, to zgięte palce prawej dłoni wskazują zwrot linii pola. .

14. Drugim podstawowym przypadkiem jest pole magnetyczne przewodnika kołowego. Kierunek pola magnetycznego wytworzonego przez przewodnik kołowy również opisuje reguła „prawej ręki”.

15. Pojedynczy przewód wytwarza stosunkowo słabe pole magnetyczne. Efekt ten można powiększyć, poprzez zwinięcie przewodu tak, aby utworzył wiele pętli. Uzyskujemy w ten sposób zwojnicę (solenoid) .

16. Metodą, pozwalającą na dalsze wzmocnienie pola magnetycznego , jest włożenie kawałka żelaza do środka zwiniętego przewodu. W ten sposób powstaje elektromagnes. Pod wpływem pola wytwarzanego przez prąd żelazo się magnesuje. Łączne pole magnetyczne prądu i namagnesowanego żelaza jest znacznie silniejsze niż samo pole wytwarzane przez prąd.

17. Co się dzieje z biegunami magnetycznymi Ziemi? Ziemia ma dwa bieguny magnetyczne, które nie pokrywają się z biegunami geograficznymi. Magnetyczny biegun północny leży w pobliżu bieguna geograficznego południowego, a magnetyczny biegun południowy leży w pobliżu bieguna geograficznego północnego.Własności magnetyczne Ziemi wynikają z jej wewnętrznej budowy. Ziemia składa się z czterech podstawowych warstw: stałego jądra wewnętrznego z niemal czystego żelaza, z płynnego płaszcza zewnętrznego również składającego się głównie z żelaza, skalistego płaszcza i cienkiej skorupy obejmującej kontynenty i dna oceanów.

19. Pole magnetyczne jako całość podobne jest do pola magnesu sztabkowego, ale ruch wirowy powoduje, że w wielu miejscach powstają obszary o przeciwnej biegunowości zwane anomaliami magnetycznymi.Z namagnesowania starych skał i minerałów można odczytać, jak zmieniało się pole magnetyczne na przestrzeni wieków, bowiem podczas szybkiego stygnięcia lawy kryształy tak jak igły magnetyczne, układają się zgodnie z kierunkiem ziemskiego pola magnetycznego. Okazuje się, że bieguny ziemskiego pola magnetycznego cyklicznie zamieniały się miejscami - południowy przechodził na miejsce północnego i na odwrót. W czasie takiej zamiany ziemskie pole magnetyczne wariowało, między innymi zanikały wtedy oba bieguny magnetyczne. Ostatnie odwrócenie biegunów nastąpiło około 780 tysięcy lat temu, a magnetyczny chaos z tym związany trwał kilka tysięcy lat.

20. Komputerowa symulacja olamagnetycznego Ziemi na 500 lat przed zmianą biegunów.

21. Źródła pola elektromagnetycznego W naszym otoczeniu występują dwa rodzaje źródeł pola elektromagnetycznego: naturalne oraz sztuczne. Źródła naturalne to przede wszystkim Kosmos i Ziemia. Ale omawiając źródła PEM należy również rozróżnić dwa podstawowe zakresy: pole niejonizujące i pole jonizujące. Pomimo, że różnica między nimi polega głównie na częstotliwości to efekty oddziaływania na otoczenie, a szczególnie na organizmy żywe są diametralnie różne.

22. Naturalnymi źródłami PEM zakresu jonizującego są:- Kosmos – promieniowanie kosmiczne reliktowe, pierwotne, gamma, strumienie cząstek wysokoenergetycznych, inne.- Słońce – światło (pasmo nadfioletu), „wiatr słoneczny”- złoża pierwiastków promieniotwórczychDo sztucznych źródeł PEM tego zakresu zaliczyć można:- generatory promieniowania rentgenowskiego- sztucznie wytwarzane izotopy- urządzenia medyczne wykorzystujące „bomby kobaltowe”- lampy sterylizacyjne pracujące w paśmie nadfioletu- reaktory atomowe - same są pomijającym źródłem promieniowania ale produkują odpady promieniotwórcze- urządzenia do wykrywania mikrouszkodzeń w strukturach metalowych wykorzystujące izotopy- próby nuklearne

23. Sztuczne źródła to przede wszystkim:- sieci elektroenergetyczne- instalacje i urządzenia elektryczne- indukcyjne urządzenia przemysłowe- nadajniki radiowo – telewizyjne- nadajniki radiokomunikacyjne- nadajniki telefonii komórkowych- urządzenia sterowania bezprzewodowego (radiowego) i nadzoru

24. Jak powstają zorze polarne? 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, oddziaływuje 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. To tylko uproszczony model powstawania zorzy. Rzeczywistość jest bardziej skomplikowana i naukowcy tworzą coraz to nowe modele tego zjawiska.

25. Zorza polarna nad Polską Stacją Polarną na Spitsbergenie

26. Z burzami magnetycznymi i zorzami wiąże się wiele innych zjawisk:wzrost pochłaniania fal radiowych, zaburzenia pola magnetycznego, spadek natężenia promieniowania kosmicznego, ale z drugiej strony lepsze urodzaje w latach maksimum cyklu aktywności te roczniki win uznaje się za najlepsze), większe przyrosty drzew i cieplejsze lato.

27. Elektromagnes To 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.

28. Pierwszy elektromagnes zbudował William Sturgeon w 1825 roku. Zwinął on wokół żelaznej sztabki izolowany drut miedziany. W czasie przepływu prądu układ ten stawał się silnym magnesem. Od tamtej pory elektromagnes znalazł mnóstwo zastosowań praktycznych. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta po zwiększeniu liczby zwojów lub natężenia przepływającego prądu przy stałej długości zwojnicy. Im więcej cewka ma zwojów oraz im większy przepływa przez nią prąd, tym silniejsze jest pole magnetyczne elektromagnesu. Obecnie najsilniejsze elektromagnesy buduje się przy użyciu cewek nadprzewodzących. Są one wykonane z materiałów zwanych nadprzewodnikami, nie wykazujących żadnego oporu elektrycznego w bardzo niskich temperaturach (bliskich zera bezwzględnego). Fizycy szukają tanich nadprzewodników wysokotemperaturowych, co może spowodować rozpowszechnienie elektromagnesów nadprzewodzących. Granica efektu nadprzewodnictwa, jaką obecnie udało się osiągnąć wynosi 138 K.

29. Doświadczenie Oersteda Doświadczenie Oersteda - w roku 1820 Hans C.Orested (1777 - 1851) odkrywa iż przepuszczając prąd elektryczny (otrzymywany za pomocą znanych już wtedy ogniw galwanicznych) w przewodniku położonym nad igiełką magnetyczną zauważamy jej wychylenie. Jego doświadczenie rozpoczęło się podczas wykładu o elektryczności. Żeby zademonstrować studentom wydzielanie się ciepła podczas przepływu prądu o dużym natężeniu, Oersted podłączył do baterii elektrycznej długi przewód. W tym momencie leżący niedaleko kompas przestał wskazywać północ. Profesor wywnioskował z tego, że przepływający prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne, które wpływa na zachowanie kompasu. Dalsze obserwacje wskazały, że igła wychyla się zawsze w tę samą stronę dla prądów płynących w tym samym kierunku. Okazało się również, że poziom wychylenia zależy od natężenia prądu płynącego w przewodniku. Prądy o małym natężeniu powodują małe wychylenie igły, zaś te o dużym natężeniu powodują jej prawie prostopadłe ustawienie.

30. Linie pola magnetycznego wytworzone przez przewodnik z płynącym prądem: 1) leżą w płaszczyźnie prostopadłej do przewodnika 2) mają kształt okręgów współśrodkowych z przewodnikiem 3) zwrot zgodny z regułą prawej dłoni lub regułą korkociągu

31. Doświadczenie Oersteda Przyrządy prostoliniowy przewodnik wykonany z miedzi lub aluminium, bateria 4,5 V, igła magnetyczna Przebieg doświadczenia Czekamy aż igiełka wskaże kierunek północ - południe, następnie umieszczamy nad nią przewodnik, który na krótką chwilę łączymy z bateryjką. Obserwujemy zachowanie igły magnetycznej w momencie zamknięcia obwodu. Obserwacje W chwili zamknięcia obwodu igła magnetyczna ustawia się pod pewnym kątem w stosunku do swojego pierwotnego położenia. Wnioski Wokół przewodnika z prądem istnieje pole magnetyczne.

33. Dziewczynki przygotowują materiały do końcowej prezentacji

34. Omawianie przygotowanych plakatów z magnetyzmu

35. Nasz biegun, to biegun północny, biegun zimna!

36. Prezentację przygotowałaGrupa 96/80_MP_G1 Na mnie też działa pole magnetyczne Ziemi!

37. DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ !