所介绍的概念
- 永久磁铁
- 暂时的磁铁
时间
这项活动大约需要30分钟。
背景
磁铁是一种具有极和磁场的材料，由其电子的结构形成。它必须含有三种天然磁性金属之一:铁、镍和钴。所有磁铁周围都有磁场，正是这个磁场和磁极，使磁铁相互吸引和排斥。当两个相反的极点结合在一起时，它们就会相互吸引。但是当相同的两极靠近时，它们的磁场就会相互排斥。
磁铁有两组。永磁体是具有永久磁场的磁体。他们不能被关闭，也不能轻易地增加或减少他们的领域。这些东西几乎都是磁化的。有几种方法可以去除永磁体上的磁场。其中一种方法需要提高磁铁的温度。这给系统增加了热量和能量，带走了磁场。磁铁不再保持磁场的温度称为居里点。另一种让磁铁失去磁场的方法是撞击它。对磁体的冲击将破坏所需的电子构型，磁场将减弱并可能消失。
另一组被称为临时磁铁。这一类包括有磁性但自身不含磁场的物品。这类物品包括回形针、剪刀、铁棒、订书钉和各种其他物品。这些物品可以磁化，但不能保持磁场，而且比永磁体更容易失去磁场。
为什么在你的教室里这样做?
- 鼓励科学调查的以下过程技能:预测、观察、提出假设和得出结论。
- 帮助学生理解磁体以及产生磁性的原因。
- 让学生掌握材料，探索自己的问题。
标准
这项活动的下一代科学标准是:
主要的: k-ps2-1, 2-ps1-1, 2-ps1-3, k-2-ets1-3
二次: 3-ps2-1, 3-ps2-3, 3-ps2-4
中间: ms-ps2-2, ms-ps2-3, ms-ps2-5
高: HS-PS3-5
材料
- 不同形状、大小和强度的各种永磁体。这些玩具可以从玩具店和五金店购买，也可以在网上购买。
- 纸夹
过程
- 给学生看一个回形针，问他们这是否是磁铁。然后问回形针是否有磁性。回形针是一个临时磁铁。询问同学们是否能想到他们家里可能有的临时磁铁。一些答案包括冰箱门、车门、椅子和桌子的金属腿。
- 把回形针固定在磁铁上，然后问同学们是否可以把另一个回形针固定在第一个回形针上。由于回形针已被磁化，它可以吸引另一个回形针。
- 问学生如果你把上面的回形针(和下面的回形针)从磁铁上拿下来会发生什么。轻轻地拉顶部的回形针，它们仍然会相互吸引。由于曲别针是磁化的，它们将具有磁铁的所有属性，直到有东西使它们失去磁场。
- 慢慢地在回形针底部放置一块永久磁铁。底部的回形针要么吸引，要么排斥，因为它仍然是磁铁。翻转永磁体，你将使回形针反应相反的方式。
- 把永磁体靠近回形针的顶部，使用你用来磁化回形针的同一杆。你应该把磁铁和两个回形针放在一条直线上。现在把回形针从磁铁上拉开，翻转磁铁，把新的磁极靠近回形针的顶部。因为这个磁极与原来磁化回形针的磁极不同，顶部的回形针将向相反的方向重新磁化，底部的回形针将被排斥。
- 再一次把永磁体靠近回形针磁化。如果你非常温柔，你可以把两个回形针分开，然后再把它们合在一起。它们还是会吸引人的!但如果你把它们扔在桌子上，它们的田地就会失去。
- 再次磁化回形针，然后把它们扔到某人的手中。仍然会有撞击，但撞击会变软，所以回形针仍然会被磁化。尽量减少冲击的硬度将使回形针保持磁化。
发生什么事情了?
当谈到磁场的产生时，材料中未配对电子的自旋是关键因素。在大多数材料中，电子是随机自旋的。但在磁体中，当大量电子自旋在同一方向上排列时，电子就会形成磁畴。这发生在铁、镍或钴中。如果大多数磁畴与自旋匹配，那么这种材料就被称为磁性材料。这种物质有一个北极，一个南极和一个磁场，每个都是由自旋的方向决定的。这些畴通过向同一方向拉更多的磁场来相互支持，从而形成一个整体磁场。
每次回形针被放在永磁体上时，回形针就会被磁化，因为它们的未成对电子正在被组织起来。只要它们保持有序，回形针就会像磁铁一样。但是，一旦它们的顺序被打乱，通过丢弃它们或引入另一个磁场，磁性就会消失，直到有东西可以重新组织电子。
更多信息请联系MagLab教育工作者卡洛斯别墅．
