Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: Розділ 2. Магнітні та електромагнітні явища • с. 92. Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Зрозуміти гіпотезу Андре-Марі Ампера про мікроскопічні колові струми всередині атомів.Опанувати ➔
- 2Вивчити 3 класи магнетиків: діамагнетики, парамагнетики та феромагнетики.Опанувати ➔
- 3З’ясувати природу феромагнетизму: доменна структура та залишкове намагнічування.Опанувати ➔
- 4Пояснити точку Кюрі — втрату магнітних властивостей при критичному нагріванні.Опанувати ➔
🐸 Чому жива жаба і крапля води можуть левітувати в потужному магнітному полі?
Ми звикли, що магнітяться лише залізо й сталь. Але в 2000 році вчені отримали Шнобелівську премію за те, що змусили живу жабу зависнути в повітрі над магнітом без жодних ниток! Виявляється, абсолютно ВСІ речовини у Всесвіті взаємодіють з магнітним полем. Чому одні речовини підсилюють поле, а інші — виштовхуються з нього?
1. Гіпотеза Ампера та мікроскопічна природа магнетизму
Чому звичайний залізний цвях після дотику до магніту сам стає магнітом, а мідний дріт чи дерево не намагнічуються?
У 1820-х роках Андре Ампер висунув геніальну гіпотезу: магнітні властивості будь-якого тіла зумовлені замкненими мікроскопічними електричними струмами всередині його атомів та молекул.
Сьогодні квантова фізика повністю підтвердила здогад Ампера: в кожному атомі електрони обертаються навколо ядер (орбітальний рух) та володіють власним квантовим моментом імпульсу — спіном. Рух заряду електрона утворює крихітний круговий струм і мікроскопічне магнітне поле.
У ненамагніченому тілі магнітні моменти окремих атомів орієнтовані абсолютно хаотично через тепловий рух, тому їхні поля взаємно компенсуються. Під дією зовнішнього поля атоми повертаються і шикуються однаково — речовина набуває намагніченості!
2. Три класи магнетиків: Діамагнетики, Парамагнетики та Феромагнетики
Здатність речовини змінювати магнітне поле характеризують відносною магнітною проникністю середовища: μ = B / B_0, де B — поле всередині речовини, а B_0 — поле у вакуумі. За значенням μ усі речовини поділяють на три групи:
1. Діамагнетики (μ ≲ 1)
Трохи послаблюють зовнішнє поле (μ = 0,9999). Намагнічуються проти зовнішнього поля й виштовхуються з нього.
Речовини: вісмут, мідь, золото, срібло, вода, графіт. Відомий дослід — діамагнітна левітація крапель води та живих жаб у полі індукцією 16 Тл!
2. Парамагнетики (μ ≳ 1)
Трохи підсилюють зовнішнє поле (μ = 1,0001). Намагнічуються за полем і слабо втягуються в магнітне поле.
Речовини: алюміній, платина, рідкий кисень, повітря, титан.
3. Феромагнетики (μ ≫ 1)
Колосально підсилюють поле — у сотні, тисячі й сотні тисяч разів (μ ~ 10^3 - 10^6)! Сильно втягуються в поле.
Речовини: залізо, нікель, кобальт, сталь, рідкоземельні неодимові сплави (NdFeB).
3. Доменна структура феромагнетиків та точка Кюрі
У феромагнетиках квантові обмінні сили об'єднують мільярди атомів у мікроскопічні самовільно намагнічені області — домени розміром 10⁻⁴ - 10⁻² см. У ненамагніченому шматку заліза домени спрямовані врізнобіч. Під дією зовнішнього поля домени розвертаються вздовж поля, стрибком перетворюючи весь кристал на потужний магніт!
Температура Кюрі (точка Кюрі):
При нагріванні кінетична енергія теплового руху атомів руйнує впорядковану доменну орієнтацію. Температуру, вище якої феромагнетик повністю втрачає свої феромагнітні властивості й стає звичайним слабким парамагнетиком, називають точкою Кюрі (відкрита П'єром Кюрі).
• Для заліза (Fe): T_C = 770 °C;
• Для нікелю (Ni): T_C = 358 °C;
• Для кобальту (Co): T_C = 1120 °C.
Магнітом'які матеріали
Легко намагнічуються і миттєво розмагнічуються після вимкнення струму (трансформаторна сталь, ферити). Використовують для осердь трансформаторів і моторів.
Магнітожорсткі матеріали
Важко намагнічуються, але зберігають сильну залишкову намагніченість (вуглецева сталь, неодим-залізо-бор). З них роблять довговічні постійні магніти.
Що станеться з постійним сталевим магнітом, якщо розжарити його до червоного жару (850 °C)?
Шпаргалка до § 13: Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
🌀 Гіпотеза Ампера
Магнетизм речовин спричинений коловими мікрострумами електронів в атомах.
🛡️ Діамагнетики
μ < 1 (вода, мідь, золото). Виштовхуються з магнітного поля.
⚡ Парамагнетики
μ > 1 (алюміній, платина, кисень). Слабо притягуються полем.
🧲 Феромагнетики
μ ≫ 1 (залізо, нікель). Велетенське підсилення поля, доменна структура, точка Кюрі.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 13, с. 92. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Класифікація речовин за реакцією на магніт
💡 Підказка від нас: Залізо, нікель — феромагнетики (сильно притягуються); алюміній — парамагнетик (ледь притягується); мідь, вода — діамагнетики (виштовхуються).
Аналіз зміни магнітних властивостей нікелю при 450 °C
💡 Підказка від нас: Точка Кюрі для нікелю 354 °C. Оскільки 450 °C > 354 °C, нікель повністю втратить здатність притягуватися до магніту.
Вибір матеріалу для осердя генератора змінного струму
💡 Підказка від нас: Потрібен магнітом'який феромагнетик, щоб осердя легко перемагнічувалося десятки разів на секунду без нагрівання.
Бос-тест до § 13: Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера
Питання 1 з 3 • Завдай удару по босу теми