一个永久磁铁是一种不需要电源就能保持磁场的装置。虽然我们很多人都经历过永磁体产生的磁性效应,但很少有人能描述出是什么原因永磁。用你自己的话解释一下永久磁性的原因。
如果我们追踪从条形磁铁延伸出来的磁通量线,它们会是什么样子?
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挑战:设计一个实验,以视觉形式揭示磁通量线的模式。
为揭示磁通量线模式而设计的实验很容易建立。尝试在您的类中使用一些铁屑和一些强大的条形磁铁来实现这一目的!
磁极有两种标记:“北”和“南”。这些标签是如何定义的?解释我们如何通过实验分别确定磁体的哪一端是“北”和“南”?
指向地球北极的磁体的一端称为磁体的“北极”。
在你的学生解释了如何通过实验来确定磁极之后,挑战他们这个问题:既然像这样的磁极相互排斥,相反的磁极相互吸引,那么地球的实际磁极的合适命名是什么?如果磁棒的“北”端定位,使它在地理上指向北,那么地球的实际北极有什么“磁极”呢?
设计一种方法来识别磁体的两极,因为磁体太大太重而无法移动。
我给你个提示:你可以用另一块磁铁!
这是另一个旨在激发学生创造性思考解决问题的问题。他们应该已经理解了悬浮磁体的原理,并利用地球的自然磁场来识别磁体的两极。然而,这需要允许磁铁自由旋转(因此需要悬挂),这样它就可以作为一个指南针。使用相同的过程来确定一个不可移动的磁铁的极点可能需要使用中间磁铁,结合磁极相互作用的知识(排斥和吸引)。
当一块未磁化的铁放在磁铁附近时,从磁铁发出的磁通量线会发生什么变化?
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挑战问题:你能想到场畸变效应的任何实际应用吗?
以前未磁化的铁块一旦暴露在附近磁铁的磁场中就会磁化。这一事实引出了另一个问题,即,在这种情况下,铁片的磁极分配是怎样的?让你的学生识别铁的哪一端是“北”,哪一端是“南”。
磁场畸变的一个应用是对车辆和其他由黑色金属制成的物体的远程探测。这一原则在历史上有一个战时应用,这对于讨论来说可能很有趣!
描述所谓的“领域理论”的磁性,因为它适用于永磁体。
定义以下术语:
要求学生举出一些铁磁性材料的例子。这应该很容易。
在讨论中提到的一个有趣的小问题是氧,即使是气态,也是顺磁性的。这一原理在一些氧气浓度分析仪设备的设计中得到了应用,该设备通过测量装有待取样溶液的微小玻璃容器所产生的力来测量氧气含量!
有一天机械师访问你,携带大扳手。她说扳手在将磁力靠近一个大磁铁后变得磁化。现在扳手已成为一种烦恼,吸引了她的工具箱中的所有其他工具。你能想到一种方法吗?消磁她的扳手?
物体可以通过向相反方向仔细磁化来退磁。顺便说一下,这通常是不在工业中如何去磁化,但它是有效的。
学生们可能想要用磁化回纸针来测试他们的假设,这种回纸针很容易使用,也很便宜。看看有多少你的学生真的研究了现代消磁技术来准备回答这个问题,这将是很有趣的。
假设我们需要保护敏感的电子仪器从外部磁场。你如何建议我们做这样的事情?我们如何将流浪磁场远离该仪器留出?
找一块磁铁,带着它到课堂上讨论。在讨论之前,尽可能多地确定关于磁铁的信息:
请注意不要让磁铁接触盒式磁带、电脑磁碟、信用卡(带磁性信息条)或任何其他形式的磁性媒体!
如果可能,找到您的组件的制造商的数据表(或至少一个类似组件的数据表),与您的同学讨论。
准备好向你的同学解释你是如何确定磁体的极性(北极和南极)的!
这个问题的目的是让学生在运动上与主题进行互动。让学生参与一个“展示和讲述”的活动可能看起来很愚蠢,但我发现这样的活动对一些学生大有帮助。对于那些天性动觉的学习者来说,这实际上是一个很大的帮助触摸当他们学习它们的功能的时候。
关于这个问题的另一个很好的学习经验是你的学生如何确定磁体的极性。
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