目录
一.研究背景
二.研究过程
三.研究小结
四.研究收获
一、研究背景
在一次玩一块磁铁的时候感觉磁力非常神奇,我便产生了几个关于磁的疑问:磁是否可以生磁?磁和电又有什么关系?地球的南北极和磁铁有没有联系?
基于以上的好奇,于是我决定对以下几个方面的内容展开研究,探索关于磁的奥秘。
1.研究磁是否可以生磁实验
2.研究电是否可以生磁
3.磁是否可以产生电
4.研究制作指南针
实验一:研究磁是否可以生磁实验
所需要的材料:一个U型磁铁、两枚硬币、一个数字特斯拉计、两枚回形针和一个强力磁铁;
首先测试两枚硬币是否有磁性:第一枚是0mt,第二枚是0mt,说明基本没有磁性。
第二步:用数字特斯拉计分别测试U型磁铁的N极和S极,测出的结果分别是62mT和60mT。
第三步:将两枚硬币分别靠近U型磁铁的N极和S极,用数字特斯拉计测试蓝色S极一端的硬币,测出来的数值是11mT,测试红色N极一端的硬币,测出来的数值是9mT,数值明显比之前大了很多。
第四步:把硬币从U型磁铁上取下来,用数字特斯拉计接近U型磁铁两端(非接触式)测试,测出的结果都是0mT。
第五步:用数字特斯拉计分别测试从U型磁铁上取下来的两枚硬币,数值均为0mT。
为了测试不同材料是否也有这个特点,我增加了一组对比实验,测试两枚回形针分别为红色和绿色,摩擦强磁铁前分别测试磁性,红色是0mT,绿色也是0mT。作为对照我用红色回形针摩擦强磁铁,绿色回形针不摩擦强磁铁,再分别测试两个回形针的磁性,红色回形针磁性大了许多,绿色回形针磁性还是0mT。
实验小结:磁是可以生磁的,没有磁性的铁接触磁铁后可以产生磁性,或者有很弱磁性的材料摩擦强磁后磁性可以增强,磁可以在铁之间传导,铁在离开磁铁后磁性会减弱或者消失。
实验二:研究电是否可以生磁
所需材料:一节5号电池、一个电池底座、一个闸刀开关、一个铁芯线圈、三根导线、三枚硬币、三枚回形针、一个指南针和一个数字特斯拉计。
第一步:用铁芯线圈和电池分别靠近硬币和回形针,是不会把硬币和回形针吸引上来的;
第二步:用数字特斯拉计测试线圈是否有磁性,测出铁芯线圈的磁性是0.9mT;
第三步:把电池底座的弹簧拉起并插上一根导线,这根导线再连接到闸刀开关上,用同样的方法把电池底座、闸刀开关、铁芯线圈串联在一起;
第四步:把闸刀开关的开关拉起来,用铁芯线圈上的铁来吸一下硬币,为后面实验做对比准备,没有通电的时候是吸不上硬币的;
第五步:按下闸刀开关,测试连接好的铁芯线圈数值变为11.9mT;
第六步:逐个去靠近硬币和回形针,铁芯线圈在通电后可以逐个吸住硬币和回形针。
实验小结:电池通电后,铁芯线圈的磁性强了很多,通电前不能吸住硬币和回形针,通电后就可以吸住硬币和回形针了,说明电是可以产生磁的。
实验三:磁是否可以产生电
所需材料:一枚回形针、一枚硬币、一个U型磁铁、一块强力磁铁、一个铁芯线圈、一个万用表和一个数字特斯拉计。
第一步:用数字特斯拉计分别测试回形针和硬币,特斯拉计数值均显示为0,表示无磁性;
第二步:用数字特斯拉计分别测试U型磁铁和强力磁铁时,特斯拉计的数值都有在变化,表示有磁性;
第三步:用U型磁铁来回靠近已经连接好万用表的铁芯线圈,万用表的电流数值一直在100uA左右变化;
第四步:用强力磁铁的任意端来回靠近已经连接好万用表的铁芯线圈,万用表的电流数值一直在200uA左右变化;
第五步:用硬币来回靠近已经连接好万用表的铁芯线圈,万用表的电流数值一直显示为0,无任何变化;
第六步:用回形针来回靠近已经连接好万用表的铁芯线圈,万用表的电流数值也是一直显示为0,无任何变化。
实验小结:磁铁靠近和远离铁芯线圈的时候产生了电流,不同磁铁产生的电流大小不一样。硬币和回形针靠近和远离铁芯线圈的时候没有产生电流,说明磁铁可以让铁芯线圈产生电流。
实验四:研究制作指南针
材料:两个不同颜色回形针、一块磁铁、四张纸片、一个指南针、两个盛好水的塑料盒(其中水的作用是给纸片减少摩擦力,让纸片转起来,指南针的作用是做实验参考。)
第一步:用数字特斯拉计分别测试两枚回形针的磁性,磁性均为0;
第二步:用数字特斯拉计测试磁铁的极性,标记N极;
第三步:用磁铁的N极摩擦红色回形针大头的一端,摩擦好后测试大头的极性和磁性,白色回形针不做任何的摩擦;
第四步:把纸片放入A塑料盒的水面上,把摩擦后的红色回形针大头朝向东(或西)方向,同时放在纸片上观察,绿色回形针也放到B塑料盒水面的纸片上面东西摆向;
第五步:观察大约4秒后,发现红色回形针大头自动朝向南面,小头朝向北面,重复几次结果都是一样的,边上放置标准的指南针做对照,和对照组方向一致,实验成功。
实验结果:回形针在磁铁上摩擦后,在很小的阻力情况下可以正确的指向南北方向,带磁性的回形针在地球磁场的作用下都指向同一个方向,没有磁性的回形针固定不动。
研究小结:
通过上面的四组实验研究,让我对磁铁有了一个更加深刻的认识。
1、磁可以生磁实验让我了解到磁性是可以在不同的物体间传递,并且还可以让不带磁性的物体产生磁性,这个过程是不是会消耗掉一些原来的磁性,也是很有研究价值的。
2、电可以生成磁, 电磁铁在我们的日常生活中有极其广泛的应用,如电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、扬声器、家用电器等设备中都用到了电磁铁。
3、磁可以生电的实验,让我体会到电是怎么产生的。如果把我的实验道具放大,就能产生更多的电。所以,我猜想发电机的工作原理和这个实验原理差不多。我看到过海边和山顶的风车利用风来发电,我还知道利用水的能量、垃圾燃烧释放出来的能量、核能等进行发电。我想,这些发电厂里应该都有一个很强磁性的巨大磁铁,利用强大的磁来发出这么多的电。
4、通过制作指南针,我发现地球才是我们这个家园最大的磁铁,同时,我为我国的四大发明所震撼,古人们那么早就发现了这个秘密,并利用它制作出指南针。
四、研究的收获
1、 通过这次的研究,我学会了用实验的方法验证自己的猜想,在实验过程中要注意重复性、实验严谨性,以及对数据真实性,通过实验现象和数据分析,得到相应的实验结论。
2、做实验研究总是要经历好几次的失败,不能轻易放弃,反而要多尝试,可能会有很多意想不到的收获,比如:做指南针实验的时候很多次都被强磁干扰,导致我经常误判,然后不断重复试验。只有排除掉干扰后实验才能慢慢接近预期。
3、做实验一定要善于观察、对照、比较,微小数值的变化可能都是不同的影响条件,所以要观察每次实验中的现象,磁铁的N极和S极有时候对实验的结果都是不一样的,电池接线的正负极对实验的结果也是不一样的。还要经常比较,通过磁生电和电生磁的现象,我发现电和磁之间有一种相互可以转换的关系。
4、学会做一些对照用的表格会让实验的数据更加直观,所以实验的过程中要不停地做笔记和记录,做好后再慢慢分析有用的数据。
通过这次研究让我更加懂得工具的重要性,万用表、数字特斯拉计和标准指南针,他们都能让我更直观的认识看不见的磁到底会是什么样的,也学会了比以前更严谨的做事情方法,锻炼了我的意志和不放弃的信心。