Презентация «Исследование магнитного поля Земли с использованием цифровой лаборатории «Архимед» 7 класс

НПК школьников секция естествознания. МОУ СОШ №3 Авторы: Павлухин Олег, Иванова Алина, Акимов Леонид 7а кл. Научный руководитель: Полиняк Ульяна 10 а кл. Черепанова В.В. учитель физики

«Исследование магнитного поля Земли

с использованием цифровой лаборатории

«Архимед»

Человек «живет» в магнитном поле Земли и находится с ним в тесном взаимодействии. Человек «живет» в магнитном поле Земли и находится с ним в тесном взаимодействии.

Проблема – незнание значений магнитного поля и угла наклона линий поля в г. Искитиме, зависимости их от погодных условий.

Гипотеза: магнитное поле изменяется в разных погодных условиях. Цель: изучить магнитное поле, определить величины и направления индукции магнитного поля Земли. Объект работы: возможности лаборатории Архимед в определении физических величин. Предмет: магнитное поле Земли на базе портативного специализированного компьютера «Nova5000» с операционной системой Microsoft Windows CE.

Задачи:

• Изучить величину «индукция магнитного поля», определить от чего она зависит;
• научиться пользоваться «Nova 5000»;
• собирать установку для исследования магнитного поля;
• производить измерения, представлять и сравнивать результаты;
• выяснить, как изменяется магнитное поле при разных температурах.

Методы работы

• Экспериментальный
• Аналитический

История вопроса:

• Изучение магнитного поля началось в 1269 году, когда французский ученый Пётр Перегрин отметил магнитное поле на поверхности сферического магнита, применяя стальные иглы. Почти три столетия спустя, Колчестер впервые заявил, что Земля является магнитом. Опубликованная в 1600 году, работа Гилберта «De Magnete», заложила основы магнетизма как науки.

Магнитная индукция

• Магнитная индукция- это силовая характеристика магнитного поля; величина, определяющая силу магнита.
• Обозначается индукция буквой B(вектор индукции магнитного поля).
• Единица измерения – тесла (1 Тл)

Эксперимент Оборудование и материалы:

• Портативный компьютер Nova 5000;
• Датчик индукции магнитного поля ;
• Компас;
• Транспортир;
• Уровень и отвес;
• Лист бумаги.

Этапы выполнения работы:

• Подготовили оборудование к использованию;
• Взяли лист бумаги и обозначили центр точкой;
• На подвесе закрепили датчик магнитного поля и поставили в точку , которая находится на бумаге;
• Подсоединили датчик к Nova, включили его и запустили программу MultiLab
• Повернули датчик по горизонтали на 360 градусов и рассмотрели результат по графику;

• Провели прямую по максимальному значению датчика;
• Сравнили проведенную линию с показателем компаса;
• Нашли, в каком положении датчика было максимальное значение на графике;
• Посредством двух курсоров определяли разность между максимальным и минимальным значениями индукции;
• Записали наибольшее и наименьшее значения;
• Разность между максимальным и минимальным значениями разделили на два – это и есть индукция магнитного поля.
Температура -27 градусов Цельсия

Температура -19-20 градусов. Температура -15 градусов

• Затем проделали все то же самое по вертикали;
• Как только максимальное положение датчика было найдено, мы взяли транспортир и нашли градусную меру. Записали на лист значение альфа - угла наклона магнитного поля Земли.

Таблица значений

Дата	Температура воздуха	Значение В (верт. ,гориз.), мкТл	Соответствие линий В стрелке компаса.	Угол наклона датчика к горизонту (экспериментальный)	Угол наклона магнитного поля Земли (расчетный) cosα=B гор./В верт.
21.01	-15	0,1 0,2	отклонение 4 градуса	80-81 градусов	60 градусов
07.02	-19 – 20	0,15 0,25	соответст.	80 градусов	54 градуса
01.02	-27	0,3 0,26	соответст.	79 градусов	53 градуса

Вертикальная составляющая В - в Москве и Искитиме (одна географическая широта) 0,5 мкТл (2).

Горизонтальная составляющая В - в Москве, Искитиме 0,2 мкТл (2)

Как вы могли заметить, наши данные близки к данным источника.

Выполнив несколько экспериментов при разных погодных условиях, мы получили три не совпадающие результата, что означает, что магнитное поле Земли зависит от температуры воздуха. Измерили углы наклона линий магнитной индукции с помощью компаса и проверили углы наклона расчётами. Новизна нашей работы заключается в использовании нового метода исследования – компьютеризированного эксперимента. Кроме того, обратились в следующие организации нашего города:

• Гидрометеорологическая станция Искитимского района;
• «Мониторинг по охране окружающей среды» синоптика;
• Росгидрометр;
• Отдел по природным ресурсам и охране окружающей среды администрации города Искитима
с вопросом о значении магнитного поля и угла наклона линий поля и их влияния на человека. Но ни одна из них не смогла предоставить нам такой информации.
• Значения, полученные нами, изменения магнитного поля в соответствии с различными погодными условиями, мы сообщим в организации г. Искитима - практическая значимость нашей работы.

.

Выводы

• Научились пользоваться установкой «Nova 5000», измерять величину
«индукция магнитного поля» Земли, угол наклона линий магнитной индукции;
• С помощью эксперимента смогли доказать гипотезу о зависимости магнитного поля от погодных условий:
с увеличением температуры (по модулю) индукция магнитного поля увеличивается и уменьшается угол наклона вектора В (линий магнитного поля) к горизонту. В дальнейшем у нас появилось желание изучить влияние магнитного поля на самочувствие человека.

Литература

• Азимов А. Популярная физика.–М.: Центр полиграф, 2007.– с .420 – 423.
• Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1990.– с. 259.
• Касьянов В.А Учебник физики 11 класс. – М.: Дрофа, 2002.– с.75.
• Китайгородский А. И. Введение в физику. –М.: Наука, 1973.– с. 253.
• Пёрышкин А.В. Учебник физики 8 класс.– М.: Дрофа, 2010.– с. 130 – 142.
• Цифровая лаборатория Архимед 3.0. – М., 2013.– с. 39 – 40.
 

Спасибо за внимание!