科普下指南针为什么能指方向 指南针的原理

   2023-02-13 互联网0
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科普下指南针为什么能指方向 指南针的原理

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地磁场的概念

我们知道:磁铁有两极,N极和S极,而且同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。也就是说:我们用一个磁铁的N极靠近另一个磁铁的S极,就会发现二者相互吸引。如果用一个磁铁的N极靠近另一个磁铁的N极,就会发现二者相互排斥。

人们根据指南针在地球表面可以指南北的特点,推断出地球是具有磁场的,这就称为地磁场。地球的磁场与条形磁铁的磁场非常像。根据小磁针N极向北指的特点,人们分析出地磁场的的方向是从南向北的,这就得出了地磁场的N极其实在地理南极附近,而地磁场的 S极在地理北极附近,地磁南北极与地理南北极是相反的

地磁场特点:

地磁N极在地理的南极附近;

地磁S极在地理的北极附近。

地理两极与地磁两极相反,且并不完全重合。

指南针原理:

最初的指南针是用天然磁石制成的,样子像一只勺,底部光滑,可以在平滑的铜质或木质的“地盘”上自由旋转,等它静止下来,勺柄就会指向南方。人们管它叫“司南”。

大约在北宋初期,我国古人又创制了一种新的指南工具——指南鱼。指南鱼用一块薄钢片做成,形状像鱼,鱼的肚皮部分凹下去一些,像小船一样浮在水面上。宋代还有用木头做的指南鱼和指南龟。木指南鱼是用木块刻成的,鱼腹里放入一块磁性强的天然磁石,用蜡封好,在鱼口插入一根针,此鱼就能指南了。指南龟的制法和原理与木指南鱼基本相同。

沈括在《梦溪笔谈》中记载:指南针指南“常微偏东,不全南也”。沈括第一次发现,磁针虽然朝着南方,但不是指的正南,而略有些偏东。这就是磁偏角现象,它的产生是由于地球的磁极与地理的南北极不重合,略有些偏差。这一发现在当时是件了不起的大事。在西方,直到公元1492年哥伦布横渡大西洋时,才发现有磁偏角存在,比我国沈括晚了400多年。

据史料记载,东汉的张衡发明过指南车。指南车上装有非常复杂巧妙的机械。它的中央是一个大平轮,木头人就竖立在上面,在大平轮的两旁,还装有很多小齿轮,如果车子向左转,右边的车轮就会带动小齿轮,小齿轮再带动大平轮,使大平轮相反地向右转。于是,木头人的手臂始终指向南方。

 
标签: 指南针 磁极 地磁
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