Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

Podstawowe zjawiska fizyczne i ich zastosowanie:

elektryczne i magnetyczne.

■

Jaki jest związek między prądem elektrycznym a polem magnetycznym?

(uczeń w klasie)

■

Jaka siła działa na przewodnik umieszczony w polu magnetycznym?

(uczeń w klasie)

■

Jak działa elektromagnes?

(uczeń w domu)

■

Od czego zależy siła przyciągania elektromagnesu?

(uczeń w domu)

■

Jak można zakłócić pole magnetyczne Ziemi?

(pokaz)

■

Czy można oddzielić od siebie dwa bieguny magnetyczne?

(pokaz)

■

Jak zachowuje się magnes?

(pokaz)

■

Jak zrobić wskazówkę kompasu

? (uczeń w domu)

■

Dlaczego magnetyczny krążek zawisł w powietrzu?

(pokaz)

■

Czy magnes przyciąga każdy metal?

(uczeń w klasie)

■

Czy magnes przyciąga przez przegrodę, np. papier, drewno?

(uczeń w klasie)

■

Czy magnes oddziałuje w wodzie?

(uczeń w klasie)

■

Jak układają się stalowe opiłki wokół różnych magnesów?

(pokaz)

■

Jak zbadać właściwości elektryczne grafitu?

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

■

Jaki jest związek między prądem elektrycznym a polem magnetycznym?

(uczeń w klasie)

Przygotuj: baterie, przewodnik (np. drut w izolacji), igłę magnetyczną.

Przebieg doświadczenia:

•

umieść przewodnik nad igłą magnetyczną w kierunku północ-południe (można trzymać
przewodnik w dłoni);

•

podłącz na sekundę przewodnik do biegunów baterii;

•

obserwuj położenie igły magnetycznej.

Obserwacje: po włączeniu przewodnika do baterii igła magnetyczna wychyla się (dłuższe
podłączanie powoduje rozładowanie baterii).

Komentarz: odchylenie igły od kierunku północ–południe świadczy o tym, że znalazła się ona
w dodatkowym polu magnetycznym. Źródłem tego nowego pola jest prąd płynący w przewodniku,
a dokładniej – poruszające się w nim ładunki elektryczne. Linie wytworzonego pola otaczają
okręgami przewodnik, w którym płynie prąd. Przy takim ustawieniu przewodnika, jak w doświad-
czeniu, są one prostopadłe do linii pola magnetycznego Ziemi.

■

Jaka siła działa na przewodnik umieszczony w polu magnetycznym?

(uczeń w klasie)

Przygotuj: magnes podkowiasty, przewodnik (np. drut), baterie.

Przebieg doświadczenia:

•

między ramionami magnesu umieść luźno zwisający przewodnik;

•

połącz na chwilę końce przewodnika z biegunami baterii;

•

zmień kierunek przepływu prądu, odwracając baterię.

Obserwacje: przewodnik jest na przemian wciągany między ramiona magnesu i wypychany
spomiędzy nich.

Komentarz: ruch przewodnika dowodzi, że działa na niego jakaś siła. Siła ta musi mieć związek
z kierunkiem przepływu prądu, gdyż tylko ten czynnik zmienia się w doświadczeniu – zmiana
kierunku prądu powoduje zmianę kierunku, w jakim odchyla się przewodnik. Na przewodnik,
przez który płynie prąd, umieszczony w polu magnetycznym, działa siła nazywana siłą
elektrodynamiczną.

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

■

Jak działa elektromagnes?

(uczeń w domu)

Przygotuj: płaską baterię 4,5 V, duży żelazny gwóźdź, długi przewód (około 50 cm) w izolacji,
szpilki, spinacze, pinezki.

Przebieg doświadczenia:

•

końce przewodu oczyść z izolacji;

•

gwóźdź owiń kilkadziesiąt razy przewodem w izolacji;

•

końce przewodu dołącz do płaskiej bateryjki;

•

rozsyp na stole drobne metalowe przedmioty (pinezki, szpilki);

•

zbliż do nich koniec gwoździa;

•

odłącz gwóźdź od prądu i obserwuj zachowanie pinezek i szpilek.

Obserwacje: gwóźdź podłączony do prądu przyciąga drobne metalowe przedmioty.

Komentarz: dlaczego drobne metalowe przedmioty przyczepiają się do gwoździa, gdy przewód
połączony jest z baterią, a odpadają po odłączeniu go od baterii? Gwóźdź owinięty przewodem
po podłączeniu do baterii zachowuje się jak magnes, ponieważ prąd płynący w przewodzie
wytwarza pole magnetyczne. Urządzenie, w którym wykorzystuje się to zjawisko, nazywa się
elektromagnesem. Elektromagnesy znalazły zastosowanie m.in. w elektrycznych zamkach
do drzwi. Bardzo silne elektromagnesy wykorzystuje się np. na złomowiskach do przenoszenia
ciężkich elementów metalowych.

■

Od czego zależy siła przyciągania elektromagnesu?

(uczeń w domu)

Przygotuj: płaską baterię 4,5 V, duży żelazny gwóźdź, długi przewód (około 50 cm) w izolacji,
szpilki, spinacze, pinezki.

Przebieg doświadczenia:

•

zmniejsz liczbę zwojów drutu na gwoździu o połowę i sprawdź, jak elektromagnes
przyciąga drobne metalowe przedmioty;

•

wyciągnij delikatnie gwóźdź z przewodnika i sprawdź, jak oddziałuje na drobne metalowe
przedmioty samouzwojenie podłączone do baterii.

Obserwacje: po zmniejszeniu liczby zwojów elektromagnesu, a także po usunięciu gwoździa
przedmioty są słabiej przyciągane.

Komentarz: po usunięciu gwoździa, a także po zmniejszeniu uzwojenia siła oddziaływania
elektromagnesu słabnie.

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

■

Jak można zakłócić pole magnetyczne Ziemi?

(pokaz)

Przygotuj: przewód w izolacji około 5–8 m, igłę magnetyczną, dwa taborety, zwojnicę o dużej
liczbie zwojów (np. 130).

Przebieg doświadczenia:

•

w przestronnym pomieszczeniu (np. na korytarzu) ustaw dwa taborety, na których staną
uczniowie. Taborety ustawione są prostopadle do kierunku północ–południe;

•

wstaw do zwojnicy igłę magnetyczną;

•

podłącz końce przewodu do zwojnicy;

•

niech dwójka uczniów kręci przewodem, tak jak skakanką, prostopadle do kierunku
północ-południe;

•

uczniowie powinni obserwować, co się dzieje z igiełką magnetyczną podczas zataczania
przewodem okręgów;

•

przytrzymaj zwojnicę dłonią, aby się nie przesuwała podczas zataczania okręgów
przewodem.

Obserwacje: igła magnetyczna się wychyla.

Komentarz: kręcąc przewodem, wywołujemy w nim przepływ prądu. Wiadomo, że wokół
przewodnika, przez który płynie prąd, powstaje pole magnetyczne. O istnieniu tego pola
wnioskujemy z obserwacji zachowania się igły magnetycznej.

■

Czy można oddzielić od siebie dwa bieguny magnetyczne?

(pokaz)

Przygotuj: kawałek magnesu, młotek, imadło.

Przebieg doświadczenia:

•

wkręć w imadło magnes, tak aby wystawała jego połowa;

•

złam młotkiem magnes na dwie części;

•

sprawdź, czy występuje między kawałkami magnesu oddziaływanie.

Obserwacje: kawałki magnesu przyciągają się lub odpychają.

Komentarz: nawet najdrobniejsza część magnesu ma dwa bieguny. Gdybyśmy dzielili magnes
na coraz drobniejsze części, to i tak nie uda nam się oddzielić bieguna południowego
od północnego.

■

Jak zachowuje się magnes?

(pokaz)

Przygotuj: miskę (lub kuwetę) z wodą, niewielki magnes, plastikową mydelniczkę, plastelinę.

Przebieg doświadczenia:

•

w podstawce mydelniczki umieść kawałek plasteliny;

•

następnie do plasteliny przymocuj magnes;

•

jeden koniec magnesu oznacz kropką z plasteliny;

•

umieść mydelniczkę w misce z wodą.

Obserwacje: magnes może dowolnie się obracać, gdy umieścimy go w mydelniczce na wodzie
lub zawiesimy, np. na sznurku. Mydelniczka wraz z oznaczonym końcem magnesu zawsze ustawia

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

się w tym samym kierunku, niezależnie od tego, jak pierwotnie zostanie położona na wodzie.
Ta szczególna właściwość magnesu jest wykorzystana do wyznaczania kierunków świata.

W kompasie biegun północny Ziemi wskazuje igła magnetyczna, która jest specjalnie oznaczona
kolorem niebieskim lub np. kropką.

Komentarz: wykorzystane jest tutaj elementarne oddziaływanie w przyrodzie: przyciąganie
przeciwnych biegunów magnesów. Ziemia też stanowi „duży magnes”, jej północny biegun
magnetyczny przyciąga południowy biegun, każdego magnesu, który może się swobodnie poruszać
(w naszym wypadku wskazówki magnesu). Taka właściwość magnesu wynika z jego budowy
wewnętrznej, której tutaj nie omawiamy, jedynie zwracamy uwagę na różnorodność substancji
(materiałów), z których są zbudowane ciała fizyczne (przedmioty).

■

Jak zrobić wskazówkę kompasu

? (uczeń w domu)

Przygotuj: korek od butelki, igłę, magnes, kuwetę lub miskę z wodą, kompas.

Przebieg doświadczenia:

•

namagnesuj igłę, pocierając ją kilkakrotnie magnesem w jedną stronę;

•

wbij igłę poziomo w korek i umieść w kuwecie lub misce z wodą.

Obserwacje: igła ustawi się wzdłuż linii północ–południe, zgodnie z kierunkiem ziemskiego pola
magnetycznego. Jeśli obok położymy kompas, możemy łatwo przekonać się, gdzie jest kierunek
północny. Igła zachowuje się, jak mały magnes. Ma dwa bieguny: północny i południowy.
Wiadomo, że takie same bieguny (jednoimienne) magnesu odpychają się, a różne (różnoimienne)
przyciągają. Jeden koniec igły jest przyciągany przez ziemski magnetyczny biegun północny, drugi
przez południowy.

Komentarz: wykorzystane jest tutaj elementarne oddziaływanie w przyrodzie: przyciąganie prze-
ciwnych biegunów magnesów. Ziemia też stanowi „duży magnes”, jej północny biegun
magnetyczny przyciąga południowy biegun, każdego magnesu, który może się swobodnie poruszać
(w naszym wypadku wskazówki magnesu). Taka właściwość magnesu wynika z jego budowy
wewnętrznej, której tutaj nie omawiamy, jedynie zwracamy uwagę na różnorodność substancji
(materiałów), z których są zbudowane ciała fizyczne (przedmioty).

■

Dlaczego magnetyczny krążek zawisł w powietrzu?

(pokaz)

Przygotuj: 2 krążki magnetyczne z otworami pośrodku, krążek z tektury i drewna z takimi samymi
otworami, ołówek, plastelinę.

Przebieg doświadczenia:

•

na jednym krążku magnetycznym namaluj (np. korektorem) białą kropkę;

•

ustaw pionowo ołówek i wciśnij go w podstawkę z plasteliny;

•

na ołówek nakładaj kolejno: magnesy, krążki z tektury i z drewna – każdy oddzielnie;

•

następnie wsuń na ołówek oba magnesy naraz;

•

zdejmij górny magnes, obróć go o 180° i ponownie wsuń na ołówek.

Obserwacje: każdy krążek wsuwany na ołówek z osobna opada na podstawkę. Wierzchni magnes
opada na dolny magnes albo nad nim zawisa w zależności od tego, którą powierzchnią jest
do niego zwrócony.

Komentarz: co powoduje, że ten sam magnes w jednym położeniu „wisi” nad drugim magnesem,
a w innym na niego opada? Każdy magnes ma dwa bieguny. Bieguny jednoimienne odpychają się,
a różnoimienne – przyciągają. Takie oddziaływanie ciał nazywamy oddziaływaniem

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

magnetycznym. Zachodzi ono w przestrzeni otaczającej magnes. Gdy górny magnes jest zwrócony
do magnesu dolnego biegunem przeciwnym, działają na niego siły przyciągania ziemskiego
i przyciągania magnetycznego – obie o takim samym zwrocie. Magnes pod działaniem tych sił
opada. Po obróceniu go o 180° magnesy oddziałują na siebie biegunami jednoimiennymi –
odpychają się. Siłę przyciągania ziemskiego działającą na wierzchni magnes równoważy wtedy siła
odpychania magnetycznego – magnes „wisi” w powietrzu.

■

Czy magnes przyciąga każdy metal?

(uczeń w klasie)

Przygotuj: magnes, gwoździe żelazne, spinacze biurowe, monety, kawałki folii aluminiowej,
ż

etony, srebrny pierścionek, złota obrączka.

Przebieg doświadczenia:

•

zbliżaj magnes do każdego przedmiotu z osobna;

•

utwórz zbiór przedmiotów przyciąganych przez magnes.

Obserwacja: spośród badanych przedmiotów magnes przyciąga tylko gwoździe i metalowe
spinacze.

Komentarz: dlaczego magnes nie przyciąga pozostałych przedmiotów, chociaż też są wykonane
z metalu? Podatność substancji na oddziaływanie magnetyczne jest związana z jej wewnętrzną
budową. Niektóre substancje, jak nikiel i żelazo, są podatne na oddziaływania magnetyczne.
Większość substancji jednak oddziałuje magnetycznie bardzo słabo.

■

Czy magnes przyciąga przez przegrodę, np. papier, drewno?

(uczeń w klasie)

Przygotuj: papierowe pudełeczko, spinacze i inne drobne metalowe przedmioty, magnes.

Przebieg doświadczenia:

•

wrzuć do pudełeczka spinacze i inne drobne metalowe przedmioty;

•

przesuwaj pod nim magnes.

Obserwacja: podczas przesuwania magnesu pod pudełkiem drobne przedmioty się przesuwają.

Komentarz: papier nie stanowi przeszkody dla oddziaływań magnetycznych.

■

Czy magnes oddziałuje w wodzie?

(uczeń w klasie)

Przygotuj: miseczkę z wodą, magnes, szpilki, spinacze.

Przebieg doświadczenia:

•

do miseczki z wodą wrzuć szpilki, spinacze lub inne drobne przedmioty z żelaza;

•

zbliż magnes do dna miseczki.

Obserwacje: szpilki, spinacze, a także inne drobne przedmioty z żelaza można wyciągnąć z miski
za pomocą magnesu, nie mocząc dłoni.

Komentarz: oddziaływanie magnetyczne zachodzi na odległość. W oddziaływaniu magnetycznym
nie przeszkadza obecność wody.

Copyright by Nowa Era Sp. z o.o.

■

Jak układają się stalowe opiłki wokół różnych magnesów?

(pokaz)

Przygotuj: magnesy o różnych kształtach, stalowe opiłki, płaskie przezroczyste plastikowe
pudełko (np. po lekach).

Przebieg doświadczenia:

•

wsyp opiłki do przezroczystego pudełka;

•

umieść pudełko na magnesach i popukaj w nie;

•

zaobserwuj, jak układają się opiłki.

Obserwacje: opiłki tworzą różne symetryczne wzory – zależnie od kształtu magnesu.

Komentarz: na podstawie układu opiłków możemy wnioskować o różnym rozkładzie sił
działających wokół magnesu. Magnes wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Linie pola
magnetycznego tworzą zamknięte pętle przechodzące przez magnes. Biegun, z którego wychodzą
linie, nazywamy północnym (N), a biegun, do którego wracają – południowym (S).
Uwaga! Nie należy rozsypywać opiłków na tekturce albo szybce, ponieważ mogą się dostać
do oczu.

■

Jak zbadać właściwości elektryczne grafitu?

Przygotuj: rysik grafitowy ( z ołówka), bateria (4,5 V), żaróweczka, przewody doprowadzające.

Przebieg doświadczenia:

•

połącz żaróweczkę przewodami doprowadzającymi z dwoma biegunami baterii: podstawkę
ż

arówki z jednym ogniwem, a jej gwint – z drugim ogniwem. śaróweczka świeci;

•

przerwij obwód i włącz rysik grafitowy pomiędzy końcówką przewodu a biegunem baterii.

Obserwacje: żaróweczka zaświeciła się ponownie.

Komentarz: grafit – będący elementem obwodu – okazał się przewodnikiem prądu elektrycznego.
Grafit to jedna z odmian węgla. Pozostałe odmiany to diament i fulereny.