Experimente pentru școală: vizualizarea câmpului magnetic

Câmpul magnetic nu se vede, nu se aude și nu se simte cu mâna. Totuși, la ora de fizică poate fi pus pe masă, în fața elevilor, cu forme și culori. Îți arătăm patru experimente simple pentru vizualizarea câmpului magnetic, de la pilitura de fier, folosită de generații de profesori, până la foliile care arată polii și filmele care își schimbă culoarea. Toate merg la școală, la un cerc de știință sau acasă, cu un adult lângă copii.

Ce este câmpul magnetic, pe scurt

În jurul oricărui magnet există o zonă în care el atrage sau respinge alte obiecte, chiar fără să le atingă. Zona aceasta se numește câmp magnetic. Fizicienii o desenează cu linii care ies din polul nord al magnetului și intră în polul sud. Acolo unde liniile sunt mai dese, câmpul este mai puternic. Experimentele de mai jos fac liniile acestea vizibile, fiecare în felul lui, iar vizualizarea câmpului magnetic devine o lecție pe care elevii o țin minte.

Experimentul 1: pilitura de fier

Este metoda clasică și cea mai ieftină. Pilitura de fier este un praf din bucățele foarte mici de fier. Fiecare bucățică se comportă ca un ac mic de busolă și se așază de-a lungul liniilor câmpului.

1. Pune magnetul pe masă și acoperă-l cu o foaie de hârtie sau cu un geam de sticlă.
2. Presară ușor pilitura de fier peste hârtie, de la o înălțime mică.
3. Bate ușor cu degetul în marginea foii. Pilitura se mișcă și formează linii curbe între poli.
4. Încearcă apoi cu doi magneți: o dată cu polii diferiți față în față, o dată cu polii la fel.

Hârtia sau geamul nu sunt un detaliu. Fără ele, pilitura se lipește direct de magnet și se curăță greu. După producător, de pe un magnet murdar pilitura se scoate cel mai ușor cu o bandă adezivă.

Experimentul 2: detectorul de flux magnetic

Un detector de flux magnetic este o folie verde, subțire, de 0,14 mm. După fișa produsului, în interiorul ei sunt particule de nichel prinse într-o suspensie gelatinoasă. Pui folia peste un magnet și vezi imediat:

• zone întunecate deasupra polilor, unde câmpul iese drept din magnet;
• zone luminoase între poli, unde câmpul trece paralel cu folia;
• conturul magnetului, desenat pe folie.

Folia păstrează ultimul model până când o pui peste alt magnet. Este bine de știut, pentru că după prima folosire nu mai rămâne complet verde. Nu este un defect, ci felul în care lucrează particulele.

Detectorul se găsește în trei mărimi: 75 × 75 mm, cât o palmă mică, bun de trecut din bancă în bancă, 150 × 150 mm, pentru magneți mai mari, și 300 × 300 mm, pentru demonstrații la catedră.

Experimentul 3: filmul care își schimbă culoarea

Un film de vizualizare a câmpului magnetic face un pas mai departe. Pe lângă formă, arată și cât de puternic este câmpul: după fișa producătorului, culoarea se schimbă de la portocaliu la albastru închis, după intensitate. Un magnet rotund lasă inele colorate, unul bloc lasă un dreptunghi, iar o folie magnetică lasă dungi fine.

Partea care îi prinde cel mai repede pe elevi: magneții ascunși. Pune filmul peste un telefon, peste o husă cu închidere magnetică sau peste o pereche de căști și vezi unde sunt magneții din interior. Filmul se găsește în trei mărimi, de la 100 × 150 mm până la 200 × 300 mm.

Experimentul 4: busola și polii magnetului

O busolă are un ac care este el însuși un mic magnet. De aceea o poți folosi ca să afli care față a unui magnet este polul nord și care este polul sud.

1. Așază busola pe masă, departe de alți magneți, și uită-te încotro arată capătul acului marcat cu N.
2. Apropie încet magnetul de busolă, cu o față spre ea.
3. Dacă vârful N al acului se întoarce spre magnet, ai apropiat polul sud al magnetului. Dacă spre magnet se întoarce capătul S al acului, ai apropiat polul nord.
4. Marchează polul găsit cu un pix sau cu o bulină de hârtie.

Apropie magnetul încet și nu îl lipi de busolă. Busola este un instrument fin, iar magneții de neodim sunt foarte puternici pentru ea.

Cele patru metode, puse una lângă alta

Fiecare metodă de vizualizare a câmpului magnetic arată altceva. Împreună, dau o imagine completă:

Metoda	Ce arată	Bun pentru
pilitură de fier	liniile câmpului, în jurul magnetului	prima lecție despre magneți
detector de flux	polii și conturul magnetului	forme diferite de magneți, magneți ascunși
film colorat	forma și intensitatea câmpului	comparații între magneți slabi și puternici
busolă	direcția câmpului și polii	marcarea polilor, orientare

O oră de fizică, gata planificată

Un plan simplu pentru 45 de minute, cu elevii lucrând în grupe de trei sau patru. Vizualizarea câmpului magnetic se face pas cu pas, de la metoda cea mai simplă la cea mai spectaculoasă:

• 5 minute: întrebarea de pornire. „Unde se termină puterea unui magnet?” Elevii ghicesc și notează.
• 15 minute: pilitura de fier, cu un magnet, apoi cu doi. Elevii desenează liniile pe caiet.
• 10 minute: detectorul de flux trece pe la fiecare grupă, peste un magnet disc, unul bloc și unul inel.
• 10 minute: busola, pentru marcarea polilor pe magneții folosiți.
• 5 minute: concluzia. Elevii compară desenele lor cu ce au văzut pe folie.

Dacă mai rămâne timp, filmul colorat pus peste telefonul profesorului este, de obicei, finalul pe care elevii îl povestesc acasă.

Siguranța la experimente

• Pilitura de fier nu se duce la ochi. Producătorul atrage atenția să nu te freci la ochi cu degetele pline de pilitură. Spălați-vă pe mâini după experiment.
• Magneții de neodim se pot ciupi de degete cu putere. Pentru copiii mici, folosiți magneți de ferită, mai slabi, sau lucrați cu un adult lângă ei.
• Magneții nu se înghit. Doi magneți înghițiți se pot atrage prin pereții intestinului.
• Telefoanele și cardurile se țin departe de magneții puternici. Filmul se pune peste telefon, nu magnetul.

Un exemplu de folosire

Să zicem că o profesoară de fizică de gimnaziu pregătește o oră deschisă pentru părinți. Cumpără pilitură de fier, două detectoare de flux de 75 × 75 mm, un film colorat și câteva busole. Elevii lucrează pe grupe, desenează liniile câmpului pe caiet, iar la final fiecare grupă le arată părinților ce a descoperit. Ora se termină cu filmul pus peste telefonul unui părinte, care nu știa că are magneți în husă.

Întrebări frecvente

Ce experiment pentru vizualizarea câmpului magnetic este potrivit pentru clasele mici?

Pilitura de fier sub o foaie de hârtie, cu un magnet de ferită, și busola. Sunt simple, ieftine și ușor de explicat. Detectorul de flux și filmul colorat merg foarte bine de la clasa a cincea în sus.

Se strică detectorul de flux dacă îl folosim des?

Nu, dacă îl păstrezi plat, într-un plic sau între paginile unei cărți, departe de căldură, cum recomandă fișa produsului. Nu îl îndoi brusc, pentru că suspensia din interior se poate aduna într-o parte.

Se poate măsura câmpul magnetic, nu doar vedea?

Da, cu un aparat numit gaussmetru, care arată un număr. Am scris despre asta în articolul despre măsurarea câmpului magnetic.

Pot școlile să cumpere aceste materiale prin SEAP?

Da. Școlile, grădinițele, universitățile și celelalte instituții publice și private pot cumpăra prin SEAP / SICAP, cu plată în contul de Trezorerie, la termen. Scrie-ne de ce ai nevoie pentru laborator și îți pregătim oferta.

Vrei un set complet de experimente pentru laboratorul de fizică sau pentru un cerc de știință? Scrie-ne câți elevi ai și ce vrei să le arăți, iar noi alegem împreună materialele potrivite. Atragem ideile tale și te ajutăm să le realizezi!