7个磁力科学小实验让孩子爱上电磁学

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2021年7月15日06:55:15来源:网易
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- 01 蜡烛烧针 -

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教程:缝衣针也任性,“再烧我,再烧我我就罢工啦!”

原理:本质性而言,铁的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向。因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失,这一温度称为居里点 。

在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律。也就是说烧红以后,超过了居里点从而导致铁磁性消失。

- 02 螺母叠罗汉 -

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教程:螺母好像被无形的力量吸引,在杯沿“叠罗汉”

原理:本次实验中,螺母被一个个吸附在磁铁上时,受到了磁力影响。当磁铁被移动到玻璃杯上时,它还处在磁铁的磁场中,但受到的磁力变小了。

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所以它既不会吸到磁铁上,也不会掉下去。就形成了我们看到的,螺母叠罗汉效果。但当我们移开磁铁时,螺母不再受磁力影响,于是掉落下来。

- 03 水果磁铁 -

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教程:停电怕什么,教你用水果制造电池

原理:水果电池是由水果(酸性)两金属片和导线来简易制作而成的。两金属片一定要是电化学活性强弱相差较大的金属片,我们一般采用是铜片和锌片,由于锌片的活性较强,易失去电子,因此作为负极,相对而言,铜片的活动性较弱,不易失去电子,因此作为正极。铜片和锌片通过电解质(即水果中富含的果酸)和导线构成闭合回路,闭合回路中产生电流,于是在电路中增加一个LED灯泡,灯泡就能发光啦。

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- 04 磁力跷跷板 -

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教程:最聪明的跷跷板设计方案,用磁力保护你的屁股不受伤害

原理:每个跷跷板中的坐板其实是一个杠杆。坐板支架作为支点,又叫平衡点。为了使跷跷板两端保持平衡,需在跷跷板两端施加相同的力。

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当然要跷跷板平衡除了在两端同一位置施加同样的力,还可以通过调整与支点的距离来达到平衡哦。这里给孩子们介绍一下杠杆原理 亦称“杠杆平衡条件”。要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟它们的力臂成反比。这个原理有一个力学等式 动力×动力臂=阻力×阻力臂。

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简单来说就是,小朋友们玩跷跷板的时候可以重的人里坐板中间的支架近一点,轻的人离坐板中间支架远一些,慢慢调整就可以达到平衡了哦。

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这个实验中的磁力跷跷板巧妙之处就是还借助了磁学的知识来达到平衡。

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磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论多么小都有两个磁极。

可以在水平面内自由转动的磁体,静止时总是一个磁极指向南方,另一个磁极指向北方,指向南的叫做南极(S极),指向北的叫做北极(N极)。之间呈现同性相斥、异性相吸的现象。

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磁力跷跷板是根据两块磁铁间N极(北极)或S极(南极)“同性相斥”的基本原理而制成的。

当我们手按压一边的跷跷板,这一边的上下两块磁铁“同性相斥”,咻一下弹上去。另一边的两块磁铁也“相斥”,就这样不断反复,直到平衡为止。

  - 05 悬空指南针 -

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教程:启蒙过爱因斯坦科学的指南针,带孩子花2分钟做出来

原理:首先我们来了解一下悬空指南针中的重要零件,小磁铁。小磁铁是一个磁体,磁体上磁性最强的部分叫磁极。一个磁体无论多么小都有两个磁极,两个磁极之间呈现同性相斥、异性相吸的现象。

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可以在阻力较小的情况下自由转动的磁体,静止时总是一个磁极指向南方,另一个磁极指向北方,指向南的叫做南极(S极),指向北的叫做北极(N极)。

之所以会出现这种现象,是因为地球本身是一个很大相对固定方向的磁场,就像一块大磁铁,也分两极。悬空指南针中的磁铁就是是一块小磁铁,它受地球这个大磁铁的制约,不论白天黑夜,始终固定指一个方向。

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实验中也是根据这个原理让悬空指南针所指的方向与手机中指南针所指南北方向平行。

- 06 太空铁钉 -

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教程:带娃把废弃纸盒改造成太空舱,1分钟让铁钉悬空飘浮

原理:聪明的孩子们肯定发现了,这个让铁钉反重力悬浮的神奇纸盒太空舱主要依靠的是纸盒顶端磁铁的磁场作用力。

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那么磁铁靠什么吸引铁钉悬浮起来的呢?

简单来说磁铁是一个能够制造磁场,并且能吸引其他磁体的磁体。

本实验中铁钉本身并不是一个磁体,而是在磁铁磁场的作用下磁化成一个磁体,从而被磁铁吸引,磁铁只能吸引磁体。这个现象被科学家称为:铁磁性的材质具有自发性磁化的现象。

所有物质都有磁性,一般磁学中将磁性分为5种类型:顺磁,抗磁(所有物质都具有抗磁性),铁磁,反铁磁,亚铁磁性。而具有铁磁、亚铁磁性的物体就是我们常称的能被磁铁吸引的物体,因为他们对外磁场能有较大的响应,产生较大的作用力,而本实验中使用的铁钉正是这种铁磁性的物质。

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简单来说铁钉受到上方磁场的吸引,和下方细线牵引作用,所以能够在半空中悬浮。

  - 07 磁力钢炮珠 -

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教程:Biang!看我的无敌磁力钢炮珠1秒制敌!

原理:巴克球材料为NdFeB钕铁硼磁矿石经各种精细加工而成的球状强磁石,球形磁铁的磁场与地球的磁场分布相似。

球面上相对的两个点分别为N极和S极,这两个点附近的区域磁性最强,在这两个极点中间的位置,即相当于地球赤道的位置,磁性最弱。

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本次实验中,当另一颗巴克球靠近铷磁铁时,由于磁铁“同极相斥异极相吸”原理,巴克球会迅速被吸引并撞击铷磁铁。

巴克球得到动量,并通过碰撞传递到铷磁铁上。动量在巴克球铷磁铁中向前传递。当最前端的巴克球无法将动量继续传递的时候,就会被弹出。

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