指南针如何工作

经过:马歇尔大脑

金色指南在地图上“width=
想知道为什么指南针总是指向北方?ATU图像 /盖蒂图像

不管你站在哪里地球,您可以将指南针握在手中,它将指向北极。多么令人难以置信的整洁和惊人的事情!想象一下您在海洋中间,它阴沉了,所以您看不到太阳...除非您有指南针告诉您哪种方式“向上”,否则您将如何知道哪种方式?很久之前GPS卫星以及其他高科技导航辅助工具,指南针为人类提供了一种简单且廉价的方式来定向自己。

但是,是什么使指南针以其方式工作呢?为什么它对检测小磁场有用,如我们在电磁体的工作方式?在本文中,我们将回答所有这些问题,我们还将看到如何从头开始创建指南针!

广告

指南针是一种非常简单的设备。一个磁性指南针(与陀螺指南相反)由在几乎无摩擦的枢轴点上平衡的小型,轻质的磁铁组成。这磁铁通常称为。针的一端通常被标记为“ N”,或者以某种方式进行彩色,以表明它指向北方。从表面上看,这就是指南针。

地球磁场

指南针起作用的原因更有趣。事实证明,您可以将地球视为埋在里面的巨大棒磁铁。为了使指南针的北端指向北极,您必须假设埋入的杆磁铁在北极的南端有其南端,如右图所示。如果您以这种方式想到世界,那么您会看到正常的“对立面吸引”磁铁规则会导致指南针的北端指向埋藏的棒磁铁的南端。因此,指南针指向北极。

为了完全准确,条形磁铁不会沿地球旋转轴完全延伸。它略微偏离中心。这个偏斜称为偏斜,并且大多数好地图表明在不同区域的偏差是什么(因为它根据您在地球上的位置而变化一点)。

广告

地球的磁场在表面上相当薄。毕竟,地球的直径将近8,000英里,因此磁场必须走很长的路才能影响您的指南针。这就是为什么指南针需要一个轻巧的磁铁无摩擦的轴承。否则,地球磁场的强度不足以旋转针头。

“埋在核心中”的“大棒磁铁”可以解释为什么地球具有磁场,但显然这不是真正发生的事情。所以呢真的发生了吗?

没有人知道,但是目前有一个工作理论进行巡回演出。如上所述,地球的核心被认为主要由熔融组成(红色的)。但是,从本质上讲,压力是如此之大,以至于这种超粘铁将结晶成固体。由芯热辐射的热引起的对流,以及地球的旋转,导致液体铁移动旋转模式。据信,液态铁层中的这些旋转力导致自旋轴周围弱磁力。

事实证明,由于地球的磁场是如此薄弱,因此指南针不过是一个非常轻微的磁场的检测器。这就是为什么我们可以使用指南针检测带有电流的电线产生的小磁场(请参阅电磁体的工作方式)。

现在,让我们看一下如何创建自己的指南针。

广告

创建自己的自制指南针

如果您没有指南针,则可以像几百年前一样以相同的方式创建自己的自己。要创建自己的指南针,您将需要以下材料:

  • 针头或其他类似电线的件(例如,拉直的纸夹)
  • 浮动的小东西,例如软木塞,泡沫聚苯乙烯的底部咖啡杯子,一块塑料或牛奶水罐的帽子
  • 一道菜,最好是馅饼板,直径为9到12英寸(23-30厘米),其中约一英寸(2.5厘米)

第一步是将针变成磁铁。最简单的方法是用另一个磁铁 - 沿着针中的磁铁10或20次,如下所示。

广告

如果您在房屋周围找到磁铁时遇到困难,则有两个可能的来源包括一个开罐和一个电磁体你让自己(看到电磁体的工作方式)。

如下所示,将浮子放在水中中间。

“水上漂浮”技术是创建几乎无摩擦的简便方法轴承。将您的磁针中心在浮子上。它非常缓慢地指向北方。您已经创建了一个指南针!

广告

陀螺指南

像上一页上创建的那样的磁性指南针在移动平台(如船只和飞机。它必须是水平,并且当平台转动时,它往往会缓慢地纠正自身。由于这种趋势,大多数船只和飞机都使用陀螺指南。

旋转陀螺仪,如果在旋风框架中支撑并旋转,即使框架移动或旋转,也将保持指向其指向的方向。在陀螺仪中,这种趋势用于模仿磁性指南针。在旅行开始时,使用磁性指南针作为参考,将陀螺索的轴指向北。一个马达陀螺仪内部保持陀螺仪的旋转,因此陀螺仪将继续指向北方,即使船在粗糙的海中或飞机撞击湍流,也会迅速而准确地调节自身。定期对磁性指南进行检查,以纠正其可能遇到的任何错误。

广告

有关指南针,导航和相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。

特色

广告

加载...