Projekty naukowe i eksperymenty z magnesami

Magnetyzm jest dziedziną nauk ścisłych, która jest zwykle poruszana w klasach podstawowych, zwłaszcza w przedszkolu do czwartej klasy. Niektóre tematy, o których uczą się uczniowie, obejmują podstawowe właściwości magnesów, rodzaje materiałów przyciąganych przez magnesy, pola magnetyczne i elektromagnesy. Projekty naukowe i eksperymenty w klasie zapewniają uczniom praktyczne możliwości obserwacji i badania właściwości i zachowań magnetycznych.

Uczniowie mogą najpierw zacząć zgłębiać pojęcie magnetyzmu w przedszkolu lub pierwszej klasie, kiedy uczą się pchania i ciągnięcia. Uczniowie dowiadują się, że magnesy przyciągają niektóre metalowe przedmioty i stosują tę koncepcję w prostych, praktycznych ćwiczeniach. Uczniowie używają magnesów sztabkowych do przeciągania metalowych spinaczy do papieru po kartce papieru i obserwują, że magnes może ciągnąć spinacze bez dotykania ich.

Uczniowie opierają się na tym, czego już się nauczyli lub zaobserwowali na temat magnesów, testując różne przedmioty wykonane z różnych materiałów, aby dowiedzieć się, czy magnes ich przyciąga. Uczniowie testują metalowe i niemetalowe przedmioty, takie jak spinki do włosów, metalowe guziki, kredki, drewniane klocki i papierowe kubki. Uczniowie klasyfikują obiekty, aby pokazać, które magnes przyciąga, i zapisują swoje obserwacje na wykresie. Uczniowie mogą również użyć dwóch magnesów, aby zaobserwować, jak przeciwne bieguny magnesów przyciągają się i odpychają, a następnie tworzą operacyjną definicję magnesów na podstawie ich obserwowalnych właściwości.

Każdy magnes otoczony jest polem magnetycznym. Pole magnetyczne jest najsilniejsze wokół biegunów i rozciąga się wokół magnesu liniami pola magnetycznego. Uczniowie potrafią skonstruować przeglądarkę pola magnetycznego i użyć opiłków żelaza, aby zobaczyć linie pola magnetycznego generowane przez magnes. Do zrobić pole magnetyczne widza, uczniowie wkładają niewielką ilość opiłków żelaza do plastikowego pudełka i przykrywają je przezroczystym arkuszem plastiku, który jest przymocowany do pudełka taśmą. Kiedy uczniowie umieszczają magnes na pokrywie pudełka, pole magnetyczne magnesu przyciąga opiłki żelaza, które układają się na liniach pola magnetycznego. Uczniowie mogą wykonać ten test za pomocą magnesów o różnych kształtach i sile oraz porównać wyniki.

Kontynuując naukę magnesów, uczniowie dowiadują się o związku między magnetyzmem a elektrycznością. Prąd przepływający przez drut wytwarza pole magnetyczne. Siłę magnetyczną wzmacnia nawijanie drutu wokół kawałka żelaza lub stali. Starsi uczniowie mogą skonstruować własne elektromagnesy za pomocą metalowej śruby, izolowanego drutu i baterii typu D-cell. Po nawinięciu drutu wokół śruby, uczniowie przyczepiają odsłonięte końce drutu do akumulatora i zabezpieczają go taśmą elektryczną. Uczniowie mogą eksperymentować z elektromagnesem, wyłączając go i włączając, sprawdzając, ile papieru zaciski, które przyciąga i zwiększając siłę swojego pola magnetycznego poprzez zwiększenie liczby cewek.