1. Kreativita 2. Teorie o magnetech

1. Kreativita
Název 4. ročníku soutěže „Pohár vědy“ pro rok 2015:
2. Teorie o magnetech
Historie – objev magnetovce a jeho neobyčejné chování byl (patrně nezávisle na sobě) učiněn
v Řecku a Číně
2000 let př. n. l.
Vypráví se tato legenda:
Starý Krétský ovčák jménem Magnéz pásl ovce v oblasti severního Řecka s názvem
Magnesia. Najednou kovové hřebíky v jeho botách a kovový hrot jeho hole zůstaly
jakoby přilepené k velké, černé skále, na níž stál. Na jeho počest se tento kámen
jmenuje magnetit.
3000 let př. n. l.
Objev kompasu
První čínské kompasy měly velmi zajímavou a originální konstrukci – byly
vyrobeny přímo z magnetitu, měly tvar jakési lžičky, která se volně otáčela na
velice hladké měděné či bronzové podložce a druhým koncem („držadlem“)
ukazovala zeměpisnou orientaci.
12. st. n. l.
Magnetovci se přisuzovaly nadpřirozené vlastnosti, lidé věřili, že má léčivý účinek.
Někteří dokonce věřili, že má svoji duši.
První zpráva o použití kompasu v Evropě je z r. 1190. Použito bylo jehly
zmagnetované magnetitem a spojené s plovoucí slámkou či brčkem.
Pravděpodobně nešlo o originální vynález, ale o přenos zprostředkovaný
nejspíše Araby.
Magnety a věda
1269
Po mnoho let byl kompas využíván především mořeplavci a byl opředen
mnoha pověrami.
Nicméně časem vzbudil nový zájem i o samotný jev magnetismu. Objevují se
první vědecké pokusy
Pierre Pélerin de Maricourt
1600
 objev magnetických siločar a označení pólů
 po rozlomení magnetu vznikají dva plnohodnotné magnety
William Gilbert – „otec magnetismu“
1596-1650
 Země je veliký magnet – zkoumal a popsal magnetické pole Země
René Descartes
1777 - 1851
Teorie magnetismu - Původ magnetismu magnetovce a Země je společný,
přitom primární je zemský magnetismus. Jeho nositelem jsou nevažitelné
částečky, jakési jemné „závitky“, které neustále proudí nitrem země od pólu k
pólu, tam zemi opouštějí a vracejí se vzduchem zpět. Jsou dvojího druhu,
pravotočivé a levotočivé, což odpovídá dvěma různým směrům pohybu.
Hans Christian Oersted
1775 – 1836
 Elektrický proud působí na magnetku
André Maria Ampère
1791 – 1867
 popis elektromagnetického pole kolem vodičů s elektrickým proudem
Michael Faraday

objev elektromagnetické indukce (změnou mag. pole se ve vodiči
indukuje napětí)
Jak magnet pracuje?
Když proud protéká vodičem, vytváří se kolem něho magnetické pole. Z toho bylo odvozeno,
že magnetická pole je vyráběno pohybem elektrických nábojů.
Magnetické pole tyčového magnetu tedy vyplývá z pohybu negativně nabitých elektronů v
magnetu.
Využití magnetů v různých oborech
záznamová
HDD, autiokazety, diskety...
média
karty
kreditní, platební, bezpečnostní (do magnetického proužku je zakódována
informace)
jeřáb
místo háku je silný elektromagnet, který zvedá feromagnetické látky
elektromotor
mnohem vyšší účinnost, než tepelné motory
obrazovka
magnetické pole slouží k vychylování paprsku
domácí využití
přichytávání předmětů (nože, lednice, chňapka...), hračky, přichycení dvířek,
zvonek...
kompas
střelka reaguje na magnetické pole Země
audio
reproduktory, el. kytara
lékařství
magnetická rezonance – nahlédnutí do lidského těla
Zmagnetování a odmagnetování
Zmagnetování
Některé látky se po vložení do magnetického pole stávají magnetem. Pokud je
z magnetického pole vyndáme, může nastat:
 látka zůstává magnetem – magneticky tvrdá ocel
 látka není magnetem – magneticky měkká látka
Látky, které se dají ovlivnit magnetickým polem, se nazývají:
 feromagnetické (železo, kobalt, nikl)
 ferrimagnetické (sloučeniny magnetovce s oxidy jiných kovů)
Odmagnetování
 Zvýšením teploty - při zahřátí magnetu nad určitou teplotu (Curieova
teplota) ztrácí magnet své magnetické vlastnosti.
 Vložením magnetu do střídavého el. pole, které postupně snižujeme.
3. Praxe a projekt – kompas
magnety a elektromagnety
Příprava
Nejdříve jsme diskutovali o tom, kde jsme se setkali s magnety. Hledali jsme děje, které využívají
magnetické vlastnosti látek.
A zde je několik našich prací.
1. Azimut
Vysvětlili jsme si, co znamená azimut. Je to pochodový úhel od severu. Pokud chceme jít například
na západ, jdeme pod azimutem 2700.
Na procvičení jsme si zahráli následující hru. K dispozici jsme měli kartičku s políčky a kartičku
s písmeny.
Dále jsme dostali toto zadání:
1. azimut 900; 5,5 cm
2. azimut 2180; 7 cm
3. azimut 1400; 2 cm
4. azimut 250; 3,5 cm
5. azimut 2900; 4,5 cm
6. azimut 630; 3,5 cm
7. azimut 1100; 4,5 cm
8. azimut 2000; 4,5 cm
Podle těchto hodnot jsme „vyšli“ z levého horního políčka s tečkou a postupně jsme se dostávali na
další políčka, která jsme označili křížkem. Tato políčka jsme nakonec vystřihli a kartičku přiložili na
písmenka, kde nám vyšla tajenka. Tajenka byla KOLUMBUS. Pověděli jsme si, jak souvisí mořeplavba
s kompasem.
2. Jehla jako kompas
Umíte položit jehlu na vodní hladinu, aby plavala? Na první pohled to vypadá, jako bláznivá otázka,
ale jde to. Nejdříve jsme jehlu zmagnetovali pomocí trvalého magnetu. Tím nám vznikla magnetka.
Na vodní hladinu jsme položili ubrousek a na něj jehlu. Ubrousek jsme opatrně a pomalu ponořili a
jehla zůstala plavat. Natočila se do směru magnetického pole Země, což jsme ověřili pomocí buzoly a
pomocí aplikace kompas v tabletu.
Nakonec jsme si pohráli s magnety a měřákem magnetického pole. Měřili jsme, kde je magnetické
pole nejsilnější a kde nejslabší. Ověřili jsme si, že nejsilnější pole je u pólů. Když dáme magnety
stejnými póly k sobě, pole se zesílí.
3. Výroba kompasu s výměnným obrázkem
Kompas jsme vyrobili z nádoby s vodou, na kterou jsme umístili plátek balzového dřeva. Na plátek
jsme přilepili 4 jehly, které jsme předem zmagnetovali. Pomocí kompasu jsme určili póly jehel. Na
plátek balzy jsme položili obrázek se světovými stranami. Protože jsme tvořiví a hraví, vyrobili jsme si
jich několik.
4. Cívka – elektromagnet
A protože nám zbyl čas, pohráli jsme si s cívkou.
Nejprve jsme uzavřeli jádro, připojili cívku na baterii 9V a pokusili se jádro odtrhnout. Netušili jsme,
že 9V baterii „nepřemůžeme“, síla byla obrovská. Ověřili jsme, že elektřina a magnetismus spolu
souvisí.
Zdroje:
http://adambenda.net/index.php?id=10050
http://cs.wikipedia.org/wiki/Magnet
http://cs.wikipedia.org/wiki/Curieova_teplota
http://www.dijitalimaj.com/alamyDetail.aspx?img=%7BAEB71EED-FDAC-4ABE-93FE625CB3451C06%7D
http://fyzweb.cuni.cz/piskac/jaknato/odmagnetovani.htm
http://www.howmagnetswork.com/history.html
http://www.learned.cz/userfiles/pdf/prednasky-cleny-odborne/svatopluk.krupicka_0207.pdf