8. Mágnesek, iránytű, motor

1. (146/1)

Kísérlet az iránytű működésének és a mágneses tér hatásának megfigyelésérre

Lépések a kísérlet elvégzéséhez:

• Mágneses töltés létrehozása – Fogj egy acél varrótűt, és dörzsöld végig egy állandó mágnessel!
• Lebegő platform készítése – Rögzítsd a mágneses tűt egy műanyag kupakra vagy parafalapkára!
• Vízbe helyezés – Tölts meg egy tálat vízzel, és helyezd rá az úszó platformot.
• Megfigyelés – Figyeld meg, hogy a tű lassan északi irányba fordul!
• Elfordítás tesztelése – Óvatosan forgasd el a tűt, majd engedd el. Látni fogod, hogy visszatér az eredeti irányába.

Miért történik ez? A felmágnesezett tű mágneses tulajdonságokat vesz fel, és az Eurázsiai mágneses mező hatására északi-déli irányba áll be. Ez az iránytű működésének alapelve!

2. (146/2)

A Föld mágneses tere valóban gyengül, és a mérések szerint az elmúlt 180 évben a mágneses mező globális ereje körülbelül 10%-kal csökkent. Ez a gyengülés különösen a Dél-atlanti mágneses anomália területén figyelhető meg, ahol a mágneses mező jelentősen gyengébb a globális átlagnál.

A pólusváltások földtörténeti szempontból nem ritkák, átlagosan 250 ezer évente következnek be. Az utolsó tartós pólusváltás azonban 780 ezer éve történt. Bár a jelenlegi gyengülés és anomáliák alapján sok kutató feltételezi, hogy egy újabb pólusváltás közeledhet, pontos időpontot nem lehet megjósolni. Egyes kutatások szerint a folyamat akár több ezer évig is eltarthat

3. (146/3)

a) A forint és az euró érmék mágneses vizsgálata során az alábbi tapasztalatokat szerezheted:

• A forint érmék általában nem mágnesezhetők, mivel rézből, nikkelből és alumíniumból készülnek, amelyek nem mágneses anyagok.
• Az euró érmék közül a kisebb címletek, például az 1, 2 és 5 centes érmék mágnesezhetők, mivel alacsony széntartalmú acélból készülnek, amely mágneses tulajdonságokkal rendelkezik2.
• A nagyobb címletek, például a 10, 20 és 50 centes érmék, valamint az 1 és 2 eurós érmék nem mágnesezhetők, mivel más fémekből, például réz, alumínium, cink és nikkel ötvözetekből készülnek.

b) Az érmék anyagai:

• Forint érmék: Réz, nikkel, alumínium.
• Euró érmék:
• 1, 2 és 5 cent: Alacsony széntartalmú acél, rézzel bevonva.
• 10, 20 és 50 cent: "Nordic Gold" (89% réz, 5% alumínium, 5% cink, 1% ón).
• 1 és 2 euró: Kétféle ötvözetből készült, például réz-nikkel és nikkel-sárgaréz3.

Magyarázat: A mágnesezhetőség az érmék anyagától függ. Az acél és a vas mágneses tulajdonságokkal rendelkezik, ezért az alacsony széntartalmú acélból készült érmék vonzódnak a mágneshez. A réz, alumínium, cink és nikkel nem mágneses, így ezekből készült érmék nem mágnesezhetők.

c) A 2019 előtti és a 2019 utáni 100 forintos érmék között az anyagösszetételben található a legnagyobb különbség:

• 2019 előtti 100 forintos érme: Ezek az érmék kétszínű (bicolor) kivitelűek voltak, és acél alapanyagból készültek, amelyet réz és nikkel bevonattal láttak el2.
• 2019 utáni 100 forintos érme: A 2019. október 1-jétől gyártott érmék szintén bicolor kivitelűek, de az acél helyett rézötvözetű alapanyagból készülnek. Ez az új anyagösszetétel tartósabb és ellenállóbb, miközben a külső megjelenés változatlan maradt.

4. (147/4)

Kísérlet lépései:

1. Helyezd el a mágneses tárgyat egy sík felületen (hűtőmágnes, rúdmágnes, táblamágnes, stb.).

2. Tegyél egy papírlapot a mágnes fölé úgy, hogy az teljesen lefedje.

3. Szórj vasreszeléket vagy vasport a papírlapra, és finoman mozgasd a lapot, hogy a reszelékek rendeződjenek.

Megfigyelések:

• A vasreszelékek a mágneses mező vonalai mentén rendeződnek. Ez a mágneses tér erővonalait mutatja meg.
• A mágnes pólusainál (Északi és Déli pólus) a reszelékek sűrűbben rendeződnek, mivel itt a mágneses mező erőssége nagyobb.

Következtetések:

1. A mágneses tér szerkezete: Láthatóvá válnak az erővonalak, amelyek a mágnes pólusai között húzódnak.

2. A pólusok helye: A mágnes két végén, ahol a vasreszelékek sűrűbben helyezkednek el, az Északi és Déli pólus található. A hűtőmágnesek esetében ez lehet több kisebb pólus a felület mentén.

Ezt a kísérletet akár más anyagokkal (például papír és műanyag közegben) is elvégezheted, hogy még több tapasztalatot szerezz!

5. (147/5)

Milyen célokra használhatók a mágnesek?

• Irodai használat: Jegyzetek, fényképek vagy dokumentumok rögzítése táblákon vagy hűtőszekrényeken.
• Barkácsolás: Fém tárgyak rögzítése, hegesztési munkák segítése.
• Dekoráció: Hűtőmágnesek, lebegő földgömbök, és egyéb díszítő elemek.
• Mágneses horgászat: Fém tárgyak keresése vízben.
• Vízlágyítás: Mágnesek használata vízkő eltávolítására.
• Műhelymunka: Fémhulladék összegyűjtése mágneses seprűkkel.

Milyen tulajdonságokat adnak meg a mágnesekről?

• Méret: Átmérő, hosszúság, vastagság.
• Forma: Kerek, téglalap, gyűrű, henger.
• Húzóerő: Mekkora súlyt képes megtartani.
• Anyag: Neodímium, ferrit, acél.
• Felület: Nikkel, műanyag borítás.
• Hőellenállás: Magas hőmérsékleten való használhatóság.
• Vízállóság: Kültéri használatra alkalmas mágnesek.

Mire tudnál mágnest használni?

Én például mágneseket használnék:

• Műhelyben: Szerszámok rendszerezésére.
• Oktatásban: Mágneses mezők bemutatására kísérletek során.
• Dekorációhoz: Egyedi hűtőmágnesek készítésére.

Ehhez valószínűleg erős neodímium mágneseket választanék, amelyek kompakt méretük ellenére nagy húzóerővel rendelkeznek.

6. (147/6)

Jelentős mágneses tere van:

1. Jupiter: A Naprendszer legerősebb mágneses terével rendelkezik, amely körülbelül 20 000-szer erősebb, mint a Földé.
2. Föld: Mérsékelt mágneses tere védi a bolygót a napszél káros hatásaitól.
3. Saturnusz: Szintén erős mágneses tere van, amelyet a bolygó gyors forgása és a fémes hidrogénréteg generál.

Nincs, vagy jelentéktelen a mágneses tere:

1. Vénusz: Nem rendelkezik jelentős mágneses térrel, valószínűleg a lassú forgása miatt.
2. Mars: Csak helyi, gyenge mágneses mezőkkel rendelkezik, amelyek a bolygó kérgében található mágneses anyagokból származnak.
3. Hold: Nincs jelentős mágneses tere, bár a kérgében található mágneses anyagok gyenge mezőt generálnak.

7. (147/7)

Összehasonlítás szempontjai

1. Zajkibocsátás:

• Elektromos autók: Szinte teljesen csendesek, mivel elektromos motorral működnek, ami különösen városi környezetben előnyös.
• Hagyományos autók: A belső égésű motorok zajosabbak, különösen gyorsításkor vagy nagyobb sebességnél.

2. Károsanyag-kibocsátás:

• Elektromos autók: Nincs közvetlen károsanyag-kibocsátás, mivel nem égetnek üzemanyagot. Az energiaforrásuk tisztasága azonban az áramtermelés módjától függ.
• Hagyományos autók: Jelentős mennyiségű szén-dioxidot és egyéb káros anyagokat bocsátanak ki, ami hozzájárul a légszennyezéshez.

3. Hatótávolság:

• Elektromos autók: Általában 200-500 km között mozog, bár prémium modellek akár 600 km-t is elérhetnek egy töltéssel.
• Hagyományos autók: Nagyobb hatótávolságot kínálnak, mivel az üzemanyag-tankolás gyors és széles körben elérhető.

4. Hatásfok:

• Elektromos autók: Magas hatásfokkal működnek, mivel az elektromos motorok kevesebb energiát veszítenek hő formájában.
• Hagyományos autók: Alacsonyabb hatásfokúak, mivel a belső égésű motorok jelentős energiát veszítenek hőként.

5. Töltési-tankolási idő:

• Elektromos autók: Gyors töltők esetén 30-60 perc, otthoni töltésnél akár 8-12 óra is lehet.
• Hagyományos autók: Tankolás általában 5 perc alatt elvégezhető.

8. (148/8)

Hálózatról működnek:

• Villamos: A városi közlekedés egyik alapvető eleme, amely felsővezetékből nyeri az energiát.
• Helyiérdekű vasút (HÉV): Hálózatról táplált regionális vasúti jármű.
• Trolibusz: Olyan busz, amely a felsővezetékből kapja az áramot.

Akkumulátorról működnek:

• Elektromos autók (pl. Tesla, Nissan Leaf): Beépített akkumulátorból nyerik az energiát.
• Elektromos biciklik: Kis méretű akkumulátorral segítenek a pedálozásban.
• Elektromos rollerek: Kompakt akkumulátort használnak a motor működtetéséhez.
• Elektromos buszok: Egyes modern városi buszok akkumulátorral működnek, amit akár megállókban is tölthetnek.

9. (148/9)

Kézi mixer:

• Az elektromos motor a keverőlapátokat hajtja meg, amelyek a tészta vagy folyékony alapanyagok összekeverésére szolgálnak.

Kenyérsütőgép:

• Az elektromos motor a dagasztólapátokat forgatja meg, amelyek a tészta összegyúrását végzik a sütés előtt.

Fúrógép:

• Az elektromos motor a fúrószárat hajtja meg, amely különböző anyagok, például fa, fém vagy beton fúrására alkalmas.

Mosogatógép:

• Az elektromos motor a vízpumpát hajtja meg, amely biztosítja a víz áramlását, valamint a forgókarokat, amelyek a tisztítósugarat irányítják az edényekre.

Porszívó:

• Az elektromos motor a légszivattyút működteti, amely a levegőt áramoltatja és a szennyeződéseket felszívja.

Hajszárító:

• Az elektromos motor a ventilátort hajtja meg, amely a felmelegített levegőt a hajszárító fűtőelemén keresztül kifújja.Ide írhatsz...