ВИМІРЮВАННЯ МАГНІТНОЇ СПРИЙНЯТЛИВОСТІ РЕЧОВИН В УМОВАХ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31110/2413-1571-2023-038-4-005Ключові слова:
магнітна сприйнятливість, парамагнетик, діамагнетик, феромагнетик, сила взаємодії, дистанційне навчанняАнотація
Розроблена методика та дослідна установка для проведення лабораторної роботи з фізики, яка використовує електронні терези для визначення функціональної залежності сили взаємодії між двома постійними магнітами, між магнітом і феромагнетиком від відстані між ними, а також магнітної сприйнятливості пара-, діа- та феромагнетиків.
Формулювання проблеми. Обчислити величину магнітної індукції постійного магніта на деякій відстані, використовуючи закон Біо-Савара-Лапласа, є дуже складним завданням для студентів вступних курсів. Як показали опитування, студенти майже одностайно вважають, що сила взаємодії між двома магнітами оберненоквадратично залежить від відстані між ними. Тому тільки експеримент дає змогу студентам-початківцям дати відповідь на це питання. Проблемой для студентів вє також спроба класифікувати матеріали за ознакою магнітна-немагнітна. Експериментальне вимірювання магнітної сприйнятливості речовин дозволить студентам зробити правільний висновок, що всі матеріали намагнічуються.
Матеріали і методи. Авторами була розроблена вимірювальна схема та дослідницька установка, яка передбачала можливість її відтворення студентами під час дистаційного навчання. За допомогою електронних вагів та неодимових магнітів визначалися діа- та парамагнітні властивості різних речовин, які зустрічаються в повсякденному середовищі учнів.
Результати. Основним результатом роботи є розробка методології доведення до студентів того факту, що закони, за допомогою яких описуються магнітні поля постійних магнітів, не є “оберненоквадратичними”.
Висновки. Експерементально підтверджена обернено кубічна залежність магнітної індукції від відстані; сила взаємодії між двома постійними магнітами пропорцйна , між магнітом і феромагнетиком . Визначено магнітна сприйнятливість феромагнетика (залізо), парамагнетика (алюміній), діамагнетика (вода) .
Завантажити
Посилання
Kucheruk, I.M., Horbachuk, I.T., & Lutsyk, P.P. (2001). Zahalnyi kurs fizyky. Elektryka i mahnetyzm. T.2 [General course of physics. Electricity and magnetism. V 2.]. K: Tekhnika. (in Ukrainian).
Saslow, W. M. (2022). Magnetic Poles: A Missing Manual. The Physics Teacher, 60, 540–545. https://doi.org/10.1119/5.0079043
Warburton, F. W. (1934). The magnetic pole, a useless concept. The American Journal of Physics, 2, 1–6.
Webster, D. L. (1934). Facing reality in the teaching of magnetism. The American Journal of Physics, 2, 7–10.
Gayetsky, L. E., & Caylor, C. L. (2007). Measuring the Forces Between Magnetic Dipoles. The Physics Teacher, 45(6), 348-351. https://doi.org/10.1119/1.2768690
Lufburrow, R.A. (1963). Inverse-square law experiments. The American Journal of Physics, 31, 60–62.
Romer, A. (1973). Magnetic repulsion: An introductory experiment. The American Journal of Physics, 41, 1332–1336.
Defrancesco, S., & Zanetti, V. (1983). Experiments on magnetic repulsion. The American Journal of Physics, 51, 1023–1035.
Laumann, D. (2017). Is an Apple Magnetic: Magnetic Response of Everyday Materials Supporting Views About the Nature of Science. The Physics Teacher, 55, 142–145. https://doi.org/10.1119/1.4976654
Proctor, J. E., & Gould, H.T. (2023). Derivation of the Field Due to a Magnetic Dipole Without Use of the Vector Potential. The Physics Teacher, 61, 40–42. https://doi.org/10.1119/5.0077127
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Категорії
Як цитувати
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Валерій Здещиц, Анастасія Здещиц
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
- Автори передають журналу право першої публікації свого рукопису на умовах ліцензії Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно використовувати (читати, копіювати і роздруковувати) представлені матеріали, здійснювати пошук та посилатись на опубліковані статті, поширювати їх повний текст з будь-якою законною некомерційною метою (у тому числі, з навчальною або науковою) та обов'язковим посиланням на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі.
- Опубліковані оригінальні статті в подальшому не можуть використовуватись користувачами (окрім авторів) з комерційною метою або поширюватись сторонніми організаціями-посередниками на платній основі.
Creative Commons ("Із зазначенням авторства - Некомерційне використання - Поширення на тих же умовах") 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0)