פרויקטים מדעיים וניסויים עם מגנטים

מגנטיות היא תחום תוכן מדעי הפיסיקה שמטופל בדרך כלל במהלך כיתות היסוד, במיוחד בגן עד כיתה ד '. כמה נושאים שהתלמידים לומדים עליהם כוללים את המאפיינים הבסיסיים של מגנטים, סוגי חומרים הנמשכים למגנטים, שדות מגנטיים ואלקטרומגנטים. פרויקטים וניסויים מדעיים בכיתה מעניקים לתלמידים הזדמנויות מעשיות לצפות ולחקור מאפיינים והתנהגות מגנטיים.

התלמידים עשויים להתחיל לחקור תחילה את מושג המגנטיות בגן או בכיתה א 'כאשר הם לומדים על דחיפות ומשיכות. התלמידים לומדים כי מגנטים מושכים כמה חפצי מתכת ומיישמים את המושג הזה בפעילויות פשוטות ומעשיות. התלמידים משתמשים במגנטים של מוטות כדי למשוך אטבי מתכת על פיסת נייר ולבחון שהמגנט יכול למשוך את המהדקים מבלי לגעת בהם.

התלמידים בונים על מה שכבר למדו או צפו על מגנטים על ידי בדיקת מגוון חפצים העשויים מחומרים שונים כדי לגלות אם מגנט מושך אותם. התלמידים בודקים חפצים מתכתיים ולא מתכתיים כגון סיכות שיער, כפתורי מתכת, עפרונות, קוביות עץ וכוסות נייר. התלמידים מסווגים את האובייקטים כדי להראות מהם המגנטים מושכים ומתעדים את תצפיותיהם על גבי תרשים. התלמידים יכולים גם להשתמש בשני מגנטים כדי לראות כיצד קטבים מנוגדים של מגנטים מושכים וכמו מוטות דוחים, ואז יוצרים הגדרה תפעולית של מגנטים על בסיס תכונותיהם הניתנות לצפייה.

כל מגנט מוקף בשדה מגנטי. השדה המגנטי הוא החזק ביותר סביב הקטבים ונמתח סביב המגנט בקווי שדה מגנטיים. תלמידים יכולים לבנות צופה בשדה מגנטי ולהשתמש בתיקי ברזל כדי לראות את קווי השדה המגנטי שנוצר על ידי מגנט. ל ליצור שדה מגנטי הצופה, התלמידים מכניסים כמות קטנה של תיקים מברזל לקופסת פלסטיק ומכסים את הקופסה ביריעת פלסטיק שקופה שמוצמדת לקופסה בקלטת. כאשר התלמידים מניחים מגנט על מכסה התיבה, השדה המגנטי של המגנט מושך את תווי הברזל, שמתיישרים על קווי השדה המגנטי. התלמידים יכולים לבצע מבחן זה במגנטים בעלי צורות ועוצמות שונות ולהשוות את התוצאות.

כאשר התלמידים ממשיכים בלימוד מגנטים, הם לומדים על הקשר בין מגנטיות לחשמל. חשמל שזורם דרך חוט מייצר שדה מגנטי. הכוח המגנטי מתחזק על ידי סליל החוט סביב פיסת ברזל או פלדה. סטודנטים מבוגרים יכולים לבנות אלקטרומגנטים משלהם באמצעות בריח מתכת, חוט מבודד וסוללת תאי D. לאחר סליל החוט סביב הבריח, התלמידים מחברים את הקצוות החשופים של החוט לסוללה ומאבטחים אותו בעזרת קלטת חשמל. התלמידים יכולים להתנסות באלקטרומגנט שלהם על ידי כיבוי והדלקה ולברר כמה נייר קליפים שהוא מושך ומגביר את חוזק השדה המגנטי שלו על ידי הגדלת מספר הסלילים.