指南针是什么原理？ _经验知识

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。
【指南针是什么原理？】

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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。