能在水平面内自由转动的磁体,静止时总是一端指南一端指北,这称为磁体的指向性,指南针就是利用磁体的指向性制成的 。
大约在公元前3世纪我国人民就发现了磁体的指向性,并制成了“司南”,
用天然磁石磨成勺子,将勺子放在水平铜盘上,用手拨动勺子,当勺子静止时,勺柄指南,勺头指北 。用天然磁石磨制司南很麻烦,并且要十分小心,磁石受到强烈的震动就会失去磁性,成品率很低 。到北宋时期,人们发现将钢靠近磁石就带了磁性,并且能长期保持磁性 。于是,人们用天然磁石摩擦钢针,使钢针磁化,制成了人造的指南针 。并且采取了多种装置方法,宋代的百科全书《梦溪笔谈》就记载有:水浮法、
碗唇旋定法、
指甲旋定法
和缕旋法 。
欧洲使用同样的磁化方法,比我们要晚400多年 。
指南针之所以能指南北,是因为地球是一个巨大的磁体,地磁的北极在地理南极附近,地磁的南极在地理北极附近 。因此,在地球周围的空间里存在着磁场,叫做地磁场 。指南针静止时,总是一端指南,一端指北,就是因为受到地磁场的作用 。
正是认识到地磁场的存在,北宋时期还发明一种人工制作指南鱼的方法:将薄铁片剪成鱼形,放在炉火中将贴片烧红,首尾对准地磁场的方向,然后用冷水将贴片迅速冷却即可 。
【指南针到底是指向哪个方向的有什么科学依据】不过,地磁两极与地理两极并不重合,水平放置的指南针的指向,跟地理子午线并不一致,其间有一交角,叫做磁偏角 。
我国宋代的沈括是世界上第一个清楚地、准确地论述磁偏角的科学家,比哥伦布横渡大西洋时才观察到磁偏角现象早了400多年 。
地球是具有磁场的,地球磁场和地球一样,也是有南北极的,但是地球磁场的南北极与地球的地理南北极正好相反,也就是说地球的地理南极是地球磁场的北极,而地球的地理北极是地球磁场的南极 。(如图所示)
磁场都具有同性相斥,异性相吸的特点 。磁化的指南针具有磁性(也有磁场) 。
将指南针放到地球上时,指南针的N(北)极会被地球磁场的N(北)极所排斥,就会指向地球磁场的北极(也就是地理南极),而指南针的S(南)极则正好相反,他会被地球磁场的S(南)极所排斥,只能指向地球磁场的南极(也就是地理北极) 。由于磁场的作用,指南针的南极刚好就指向地球的地理南极,指南针的北极也就刚好指向地理北极,这就是指南针的工作原理 。(如图所示)
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