1. kísérlet: Mágneses erővonalak vizualizálása
Szükséges eszközök
- Egy erős mágnes (rúd vagy korong alakú)
- Vasreszelék vagy vasport
- Egy darab fehér karton vagy papír
- Opcionális: átlátszó műanyag doboz vagy lap
Lépések
- Helyezze a papírt vagy kartont sima felületre
- Tegye a mágnest a papír alá
- Óvatosan szórja a vasreszeléket a papírra a mágnes fölé
- Finoman kopogtassa meg a papírt, hogy a vasreszelék elrendeződjön
Mit figyelhetünk meg?
A vasreszelék a mágnes láthatatlan erővonalai mentén rendeződik el, jellegzetes mintázatot alkotva. A pólusoknál koncentrálódnak a részecskék, míg a mágnes két vége között ívelt vonalakat alkotnak.
Tudományos háttér
A mágneses mező erővonalai mutatják meg, hogyan hat a mágneses erő a térben. A vasreszelék darabkái apró mágnesekként viselkednek, amelyek beállnak az erővonalak irányába. Ez a kísérlet láthatóvá teszi a láthatatlan mágneses mezőt.
2. kísérlet: Lebegő gemkapocs
Szükséges eszközök
- Néhány fém gemkapocs
- Erős mágnes
- Cérnaszál
- Ragasztószalag
- Egy pohár vagy bögre
Lépések
- Kösse a cérnaszál egyik végét egy gemkapocshoz
- A cérnaszál másik végét rögzítse a pohár széléhez ragasztószalaggal
- Állítsa be a cérnaszál hosszát úgy, hogy a gemkapocs a pohár belsejében lógjon
- Helyezze a mágnest a pohár alá, és fokozatosan emelje felfelé
- Állítsa be a mágnes helyzetét úgy, hogy a gemkapocs a cérnán megemelkedjen, de ne érintse meg a mágnest
Mit figyelhetünk meg?
A gemkapocs a levegőben "lebeg", mivel a mágneses vonzóerő egyensúlyban van a gravitációs erővel. Amikor a mágnest közelebb visszük, a gemkapocs feljebb emelkedik, amikor távolabb visszük, lejjebb süllyed.
Tudományos háttér
Ez a kísérlet az erők egyensúlyát demonstrálja. A mágneses vonzóerő felfelé húzza a gemkapcsot, míg a gravitáció lefelé. Amikor ez a két erő egyensúlyban van, a gemkapocs egy ponton stabilizálódik, mintha lebegne. Ez hasonló elven működik, mint a mágneses lebegtetésű vonatok (maglev).
3. kísérlet: Házi elektromágnes készítése
Szükséges eszközök
- Nagy vasszög vagy vasrúd
- Szigetelt rézhuzal (kb. 3-5 méter)
- 1,5V-os elem vagy elem tartó 2 db AA elemmel
- Gemkapcsok vagy más kis fém tárgyak
- Vezetékcsupaszoló (vagy olló óvatos használattal)
- Szigetelőszalag
Lépések
- Csupaszolja le a rézhuzal mindkét végét kb. 2-3 cm hosszan
- Tekerje a szigetelt részt szorosan a vasszög köré, ügyelve arra, hogy az egymást követő menetek ne érintkezzenek
- Hagyja szabadon a szög fejét és hegyét
- A huzal egyik végét csatlakoztassa az elem pozitív pólusához, a másikat a negatív pólushoz (használjon szigetelőszalagot a rögzítéshez)
- Próbálja meg felvenni a gemkapcsokat vagy más fém tárgyakat a szög végével
Mit figyelhetünk meg?
Amikor az áramkör zárt, a vasszög mágnessé válik és képes vonzani a fém tárgyakat. Amikor megszakítjuk az áramkört (eltávolítjuk az elemet), a mágneses tulajdonság megszűnik.
Tudományos háttér
Amikor elektromos áram folyik egy vezetőben, mágneses mező alakul ki körülötte. A tekercs formájú vezető koncentrálja ezt a mezőt. A vasszög, ami ferromágneses anyag, felerősíti a mágneses mezőt. Ez a kísérlet szemlélteti az elektromosság és a mágnesség kapcsolatát, amely az elektromágnesek alapelvét adja.
Megjegyzés: Ne hagyja az elektromágnest hosszú ideig bekapcsolva, mert az elem lemerülhet, és a vezeték felmelegedhet. Javasolt az elektromágnest csak rövid ideig használni a kísérlet során.
4. kísérlet: Mágneses folyadék készítése
Szükséges eszközök
- Vasoxid por (beszerezhető hobbiboltokban vagy online)
- Növényi olaj
- Mosogatószer (pár csepp)
- Erős mágnes
- Átlátszó műanyag pohár vagy kis üveg tároló
- Mérőkanál és keverőpálca
- Védőkesztyű és szemüveg
Lépések
- Viseljen védőkesztyűt és szemüveget a kísérlet során
- Öntsön kb. 50-100 ml növényi olajat a tárolóba
- Adjon hozzá kb. egy teáskanálnyi vasoxid port
- Adjon hozzá egy-két csepp mosogatószert
- Keverje össze alaposan, amíg a por egyenletesen eloszlik az olajban
- Zárja le a tárolót, és hagyja állni pár percig
- Közelítsen egy erős mágnest a tárolóhoz, és figyelje meg a reakciót
Mit figyelhetünk meg?
A folyadékban lévő vasoxid részecskék reagálnak a mágneses mezőre. Amikor a mágnest közel tartjuk, a folyadék alakja megváltozik, tüskés formákat vesz fel a mágneses mező erővonalai mentén. Ha mozgatjuk a mágnest, a folyadék követi annak mozgását.
Tudományos háttér
Az így létrehozott folyadék egy egyszerű ferrofluid (mágneses folyadék) verzió. A ferrofluidok kolloid oldatok, amelyekben apró ferromágneses részecskék vannak szuszpendálva egy folyadékban. A mosogatószer segít stabilizálni a részecskéket, megakadályozva azok leülepedését. A valódi ferrofluidok még bonyolultabbak, speciális felületaktív anyagokkal készülnek, de ez a kísérlet jól szemlélteti alapelveiket.
Megjegyzés: A vasoxid por elszínezheti a kezét és a ruházatát, ezért javasoljuk a védőkesztyű és elővigyázatosság használatát. A kísérletet könnyen tisztítható felületen végezze. A kész ferrofluidot tárolja biztonságosan, gyermekektől elzárva.