Вимірювання магнітної сприйнятливості речовин в умовах дистанційного навчання
Вантажиться...
Дата
2023
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Розроблена методика та дослідна установка для проведення лабораторної роботи з фізики, яка використовує електронні терези для визначення функціональної залежності сили взаємодії між двома постійними магнітами, між магнітом і феромагнетиком від відстані між ними, а також магнітної сприйнятливості пара-, діа- та феромагнетиків. Формулювання проблеми. Обчислити величину магнітної індукції постійного магніта на деякій відстані, використовуючи закон Біо- Савара-Лапласа, є дуже складним завданням для студентів вступних курсів. Як показали опитування, студенти майже одностайно вважають, що сила взаємодії між двома магнітами оберненоквадратично залежить від відстані між ними. Тому тільки експеримент дає змогу студентам-початківцям дати відповідь на це питання. Проблемой для студентів вє також спроба класифікувати матеріали за ознакою магнітна-немагнітна. Експериментальне вимірювання магнітної сприйнятливості речовин дозволить студентам зробити правільний висновок, що всі матеріали намагнічуються. Матеріали і методи. Авторами була розроблена вимірювальна схема та дослідницька установка, яка передбачала можливість її відтворення студентами під час дистаційного навчання. За допомогою електронних вагів та неодимових магнітів визначалися діа- та парамагнітні властивості різних речовин, які зустрічаються в повсякденному середовищі учнів. Результати. Основним результатом роботи є розробка методології доведення до студентів того факту, що закони, за допомогою яких описуються магнітні поля постійних магнітів, не є “оберненоквадратичними”. Висновки. Експерементально підтверджена обернено кубічна залежність магнітної індукції від відстані; сила взаємодії між двома постійними магнітами пропорцйна 𝑟−4, між магнітом і феромагнетиком −𝑟−7. Визначено магнітна сприйнятливість феромагнетика (залізо) 𝜒𝑉 = 7, парамагнетика (алюміній) 𝜒𝑉 = 13 ∙ 10−6, діамагнетика (вода) 𝜒𝑉 = −4,4 ∙ 10−6.
A technique and experimental setup was developed for conducting laboratory work in physics, which uses electronic scales to determine the functional dependence of the force of interaction between two permanent magnets, between a magnet and a ferromagnet depending on the distance between them, as well as the magnetic susceptibility of para-, dia- and ferromagnets. Formulation of the problem. Calculating the magnitude of the magnetic induction of a permanent magnet at some distance using the Biot-Savart- Laplace law is a very difficult task for students of introductory courses. As polls have shown, students almost unanimously believe that the force of interaction between two magnets depends inversely quadratic on the distance between them. Therefore, only the experiment allows novice students to answer this question. Attempting to classify materials according to the magnetic-non-magnetic feature is also a problem for students. Experimental measurement of the magnetic susceptibility of substances will allow students to correctly conclude that all materials are magnetized. Materials and methods. The authors developed a measurement scheme and a research setup, which provided for the possibility of its reproduction by students during distance learning. With the help of electronic scales and neodymium magnets, the dia- and paramagnetic properties of various substances found in the students' everyday environment were determined. Results. The main result of the work is the development of a methodology to demonstrate to students the fact that the laws used to describe the magnetic fields of permanent magnets are not "inversequadratic". Conclusions. The inverse cubic dependence of magnetic induction on distance was experimentally confirmed; the force of interaction between two permanent magnets is proportional to 𝑟−4, between a magnet and a ferromagnet −𝑟−7. The magnetic susceptibility of ferromagnet (iron) 𝜒𝑉 = 7, paramagnet (aluminum) 𝜒𝑉 = 13 ∙ 10−6, diamagnet (water) 𝜒𝑉 = −4,4 ∙ 10−6 was determined.
A technique and experimental setup was developed for conducting laboratory work in physics, which uses electronic scales to determine the functional dependence of the force of interaction between two permanent magnets, between a magnet and a ferromagnet depending on the distance between them, as well as the magnetic susceptibility of para-, dia- and ferromagnets. Formulation of the problem. Calculating the magnitude of the magnetic induction of a permanent magnet at some distance using the Biot-Savart- Laplace law is a very difficult task for students of introductory courses. As polls have shown, students almost unanimously believe that the force of interaction between two magnets depends inversely quadratic on the distance between them. Therefore, only the experiment allows novice students to answer this question. Attempting to classify materials according to the magnetic-non-magnetic feature is also a problem for students. Experimental measurement of the magnetic susceptibility of substances will allow students to correctly conclude that all materials are magnetized. Materials and methods. The authors developed a measurement scheme and a research setup, which provided for the possibility of its reproduction by students during distance learning. With the help of electronic scales and neodymium magnets, the dia- and paramagnetic properties of various substances found in the students' everyday environment were determined. Results. The main result of the work is the development of a methodology to demonstrate to students the fact that the laws used to describe the magnetic fields of permanent magnets are not "inversequadratic". Conclusions. The inverse cubic dependence of magnetic induction on distance was experimentally confirmed; the force of interaction between two permanent magnets is proportional to 𝑟−4, between a magnet and a ferromagnet −𝑟−7. The magnetic susceptibility of ferromagnet (iron) 𝜒𝑉 = 7, paramagnet (aluminum) 𝜒𝑉 = 13 ∙ 10−6, diamagnet (water) 𝜒𝑉 = −4,4 ∙ 10−6 was determined.
Опис
Ключові слова
магнітна сприйнятливість, пара, діа- та феромагнетикі, сила взаємодії, дистанційне навчання, magnetic susceptibility, paramagnets, diamagnets and ferromagnets, force of interaction, distance Learning
Бібліографічний опис
Здещиц В. Вимірювання магнітної сприйнятливості речовин в умовах дистанційного навчання [Текст] / В. Здещиц, А. Здещиц // Фізико-математична освіта : науковий журнал / Міністерство освіти і науки України, Сумський державний педагогічний університет імені А. С. Макаренка, Фізико-математичний факультет ; [редкол.: М. П. Вовк, М. Гр. Воскоглу, Т. Г. Дерека та ін.]. – Суми : [СумДПУ імені А. С. Макаренка], 2023. – Вип. 4 (38). – С. 36–41. – DOI: 10.31110/2413-1571-2023-038-4-005