指南针原理?指南针的原理是什么

今天给各位分享指南针原理的知识,其中也会对指南针的原理是什么进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!指南针是什么原理指南针指南针是我国的四大发明之一。东汉王充《论衡》中说“司南之杓,投之

今天给各位分享指南针原理的知识,其中也会对指南针的原理是什么进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

指南针是什么原理

指南针

指南针是我国的四大发明之一。东汉王充《论衡》中说“司南之杓,投之于地,其柢指南”,是早期对司南比较清楚的描述。考古学家根据古代文献的描述复原了司南,但是这是不是指南针的雏形,学术界还有很大的争议。

但是没有争议的是,在元代,指南针已经开始应用于航海等人类活动中。指南针的基本原理就是一个可以自由旋转的小磁针,在地磁场的作用下,小磁针一端指南,一端指北。指南的一端就被称为南极(S极),指北的一端就被称为北极(N极)。一般我们把指北的一端涂成红色,所以也有人把指南针叫做指北针。

指南针为什么能指南北呢?这是因为地球具有磁场。

磁场

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。

为了理解磁铁间的这种作用,人们引入了磁场的概念。磁场是存在于磁体周围的一种看不见摸不着的物质,这种物质的作用是对磁铁有力的作用。也就是说:一个磁铁会在周围空间产生磁场,而这个磁场就会对另一个磁铁有力的作用。如果在磁铁周围放置一堆小磁针,那么小磁针的N极(下图中红色部分)指向就会与磁场方向相同。也就是说:在磁体外部,磁场是从磁体的N极指向磁体的S极。

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。

而且,地磁南北极与地理南北极也并不是完全重合的,而是存在着一个夹角,称为地磁偏角,中国的科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”是世界上最早的关于磁偏角的记录。现代指南针都通过技术手段修正了这个偏角。

那么,地球为什么能够产生磁场呢?这个问题更加普遍的问法是:磁场到底是怎么产生的?

电流产生磁场

最初,人们认为电与磁是完全不相关的现象。但是随着人类认识自然越来越深入,逐渐发现了电与磁可能是相关的,最典型的就是被闪电劈过的铁矿石可能具有磁性。人们想到,也许电可以产生磁。

丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电流与磁场之间的联系。

1806年,他应聘哥本哈根大学教授,每个月他都会给学生准备一节特别的课程,用来介绍科学界的最新成果。在有一次讲课时,他发现当用通电导线靠近指南针时,指南针发生了转动。他和他的学生共同见证了这一历史时刻,但是他当时并没有对这种现象给出解释。经过几个月的思索,他终于明白了:电流可以产生磁场,而磁场可以对小磁针有力的作用。人们正式把电和磁联系在一起。

为了纪念奥斯特,丹麦政府把哥本哈根市中心的公园命名为奥斯特公园,里面竖立着奥斯特的雕塑。美国物理教师协会还特别设立了奥斯特奖章,来奖励优秀物理教师。

人们仔细研究了各种形状的通电导线形成的磁场。比如:通电直导线周围的磁场是同心圆环,并且与导线中电流方向成右手螺旋定则。也就是说:右手握住导线,大拇指指向电流方向,四指的绕向就是磁场方向。

另外还有一种典型情况:通电螺线管。就好像在一根弹簧上通电,所产生的磁场与条形磁铁的磁场很类似。判定方法依然是右手螺旋定则:右手握住螺线管,四指方向与电流方向相同,则大拇指指向螺线管相当于的条形磁铁的N极。

如果这个螺线管只有一圈,就变成了通电圆环,它的磁场也类似于条形磁铁,判定方法还是右手螺旋定则。

法国物理学家安培最早对这个问题形成了清晰的认识,所以右手螺旋定则也称为安培定则。

安培分子电流假说

安培详细研究了各种通电导体的磁场,并提出了导线中电流与其产生磁场之间的定量关系,即安培定律。后来,著作《关于电动力学现象之数学理论的回忆录》出版,电动力学作为一个新名词登上了科学的舞台。

安培不满足于研究电流的磁场,他进一步思考:既然各种电流都产生相应的磁场,那么永磁体——例如磁铁,它的磁场是如何产生的呢?

安培产生了一个大胆的想法:也许磁体内部也有电流,是这些电流形成了磁体的磁场。这就是著名的安培分子电流假说。

安培认为:在磁体内部可能存在着很小的环形电流,称为分子电流。每个分子电流都有N极和S极。如果这些分子电流的取向是杂乱无章的,那么磁场彼此抵消,宏观上就没有磁性。但是如果在外界磁场的作用下,分子电流的取向变得大致相同,那么宏观上就表现出磁场,两段形成磁极。

在安培的时代,人们并不清楚组成物质的原子是什么样的,更不知道原子里面有原子核和电子,所以安培的这种说法只能停留在“假说”阶段。现在的科学界认为,电子围绕原子核的运动和电子的自旋具有磁场,安培分子电流假说是具有一定正确性的。

既然磁体的磁场也是由于电流产生的,人们总结出一个结论:一切磁现象都是由于电流产生的,或者叫一切磁现象都有电本质。

地球磁场

那么,地球的磁场究竟是什么原因产生的呢?对于这个问题,科学界还没有统一的认识。有人认为,在地球内部的岩浆流动会造成电流,产生地磁场;也有人认为在大气中存在电荷,大气运动会造成电流,产生磁场。但无论如何,地球的磁场也一定是由于电流产生的。

其实,地球磁场并不是一成不变的,地磁南北两极每时每刻都在缓慢移动,而且在历史行地球磁场的南北极调换过多次,上一次调换是在78万年前。地磁场对生命有重要意义,例如它可以防止太阳风中的各种射线直接射向地球表面,从而保护地球的生命。一些生物可能需要磁场进行导航。如果磁场发生巨大变化,那么一定会对生物产生巨大的影响,甚至能造成生物的大灭绝呢。

指南针的原理是什么

1、指南针的原理是利用地球南、北极地磁场的吸引力,来指示南、北方向。

2、指针总是指向南方:和地球的磁场有着密不可分的联系。生活的地球有南极和北极之分,地球同时又是一个大磁体,有两个磁极,一个叫地磁北极,也称作N极,另一个叫地磁南极,也称作S极,地磁北极在地球的南极附近,地磁南极在地球的北极附近。

3、指南针的指针相当于一块磁铁,也有南极和北极之分。指针的尖端是南极,指针的另一端是北极。

指南针的工作原理是怎样的

指南针的工作原理是

磁场原理。在地磁场作用下,磁针的北极指向地理的北极,利用这一性能可以辨别方向。地球是一个巨大的磁铁,也有两极,N极在地球北极附近,S极在地球南极附近。因此,指南针常常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

磁场原理。在地磁场作用下,磁针的北极指向地理的北极,利用这一性能可以辨别方向。地球是一个巨大的磁铁,也有两极,N极在地球北极附近,S极在地球南极附近。因此,指南针常常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

磁体还有一个共同的特点,那就是相同的两个极性互相排斥,不同的两个极性互相吸引。所以,地球上任何带有磁性的物体都会受地球这个大磁块的影响,把它们的S极指向地球N极,而N极则指向地球S极。因此,正是地球紧紧吸引着天然指南针,使它永远一头指向北方,一头指向南方。

指南针的制作原理是什么

中国最早的指南针是建立在阴阳五行学说基础上的。它的制作原理是利用地球的天然磁场,按照磁极通明互相排斥,异名磁极互相吸引的原理制造的。

实际上指南针就是一枚小磁针,小磁针的南极指向地磁北极,北极指向地磁南极,而地磁北极和地磁南极分部在地理南极和北极,所以指南针就指示南北了。

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