שדות מגנטיים הם בכל מקום: מכשירים חשמליים, המגנטים על המקרר ו… כדור הארץ. כן, התנועה של הברזל בגלעין כדור הארץ מייצרת שדה מגנטי סביב כדור הארץ, כך שניתן להתייחס לכל כדור הארץ כמגנט אחד גדול.
בואו נמדוד את השדה המגנטי של כדור הארץ ולאחר מכן נשווה לשדות מגנטיים בסביבתינו.
ניסוי I: כיוון הצפון
נראה איך הטלפונים הסלולריים שלנו יודעים "לחוש" את השדה המגנטי של כדור הארץ. ואז נראה איך ההשפעה של מגנט רגיל, במרחק קצר, חזקה יותר ו"מנצחת" את השפעת השדה המגנטי של כדור הארץ. זה קורה בגלל שכוח השדה המגנטי נחלש מאד כשאנו מתרחקים מהמקור שלו.
מה צריך להכין:
- טלפונים סלולריים שניתן להתקין עליהם אפליקציות: אפשר גם רק אחד, אך עדיף יותר, ארבעה ואף שישה.
- אפליקציה: נתקין מראש אפליקציית מצפן בטלפונים הסלולריים שלנו. בכל חנות אפליקציות ישנן עשרות אפליקציות של מצפן- פשוט לבחור אחת ולהתקינה (ניתן יהיה להסירה לאחר הניסוי).
- מגנט עבה בגודל של 3-4 ס"מ ומעלה. לחלקנו יש כאלה על המקרר. שימו לב: לא יתאים מגנט דק מהסוג שמודפסת עליו תמונה או פרסומת (כמו אלו שמחלקים בחתונות).
מהלך הניסוי:
-
נפעיל את אפליקציית המצפן בכל הטלפונים הסלולריים שמשתתפים.
-
נכייל את האפליקציה- ע"י החזקת הטלפון ביד ו"ציור" הצורה 8 באוויר עם הטלפון. (סיבובו בצורה הזו גורם לאפליקציה לכייל את עצמה ביחס לשדות המגנטיים שסביבה).
-
נסדר את כל הטלפונים בצורת מעגל על מישור שטוח כמו שולחן או רצפה- כמו שניתן לראות בתמונה:
-
נשים לב שכל המצפנים באפליקציות מצביעים לאותו כיוון- זהו הצפון המגנטי של כדור הארץ! בכמעט כל טלפון חכם כיום ישנו רכיב שנקרא "מגנומטר" והוא יודע לחוש את השדה המגנטי שסביבו- במקרה הזה- השדה המגנטי של כדור הארץ.
-
נניח (בתנועה איטית!) את המגנט שלנו במרכז העיגול בין הטלפונים, ונצפה בהשתנות המצפנים באפליקציות. נראה איך כל מצפן מצביע כעת לכיוון שונה בגלל השדה המגנטי שמפעיל המגנט שהוספנו.
הערות:
- אם בהכנסת המגנט למעגל הטלפונים כלום לא קורה- הקטינו את המעגל- הוא גדול מדיי והמגנט קטן.
- אם יש ברשותכם מצפן אמיתי- ניתן כמובן גם להשתמש בו ולא רק באפליקציה שבסלולרי.
ניסוי II: מדידת עוצמת השדות המגנטיים סביבינו
בחלק מאפליקציות המצפן שהורדנו ישנה גם תצוגה של עוצמת השדה המגנטי הנמדד (ביחידות של מיקרו טסלה - µT). אם הורדתם אפליקציה ללא האפשרות הזו, ניתן לחפש ולהוריד אפליקציה של Magnometer. גם כאלו יש המון בחנויות האפליקציות.
תמונה לדוגמה מאחת האפליקציות ("Magnometer") :
נפעיל את האפליקציה ונניח את הטלפון על שולחן, רחוק מכל מגנט או מכשיר חשמלי, ונרשום את ערך השדה המגנטי שקיבלנו. זהו גודל השדה המגנטי של כדור הארץ במיקומכם!
כעת נמדוד גדלי שדות מגנטיים סביבינו. מדדו ורישמו את גודל השדה המגנטי ליד מכשירים חשמליים שיש בבית או בבית הספר, ומגנטים (למשל כאלו שעל המקרר). דוגמאות למקומות בהם ניתן למצוא שדות מגנטיים:
- צמוד למקרר.
- מתחת לעמוד חשמל מתח גבוה ברחוב (אין לגעת בעמוד ובטח לא לטפס- מסוכן!)
- צמוד למכונת כביסה בזמן שהיא עובדת (המנוע שבה מייצר שדה מגנטי).
- בזמן נסיעה ברכב.
- צמוד למחשב.
- צמוד למטען של טלפון סלולרי, וצמוד לטלפון סלולרי כאשר הוא בטעינה, וכאשר הוא לא.
היכן מצאתם את השדה החזק ביותר?
ניתן לבצע את הפעילות בבית הספר ובבית, ואף לעשות תחרות על מציאת השדה החזק ביותר בסביבתינו.