Магнитная стрелка — указатель стран света


Магнетизмом называется особое свойство движущихся электрических зарядов. Если по проволоке пропустить электрический ток, т. е. заставить двигаться по ней электрические заряды, то вокруг проволоки в пространстве возникает магнетизм, или, как его иначе называют, магнитное поле. Обнаружить магнетизм можно по взаимодействию тел, обладающих магнетизмом.

Рамочка, обтекаемая током вблизи проводника, по которому течет электрический ток стремится повернуться так, чтобы ее плоскость была параллельна направлению проводника.
Рамочка, обтекаемая током вблизи проводника, по которому течет электрический ток стремится повернуться так, чтобы ее плоскость была параллельна направлению проводника.

Подвесим на гибком шнуре рамочку, обтекаемую током, и около нее поместим провод, также обтекаемый током. Рамочка будет стремиться повернуться так, чтобы ее плоскость была параллельна проволоке: если плоскость рамки была в положении ABCD, то при пропускании тока по аб рамочка примет положение A1B1C1D1. Это значит, что магнитные поля проводников, обтекаемых электрическим током, действуют друг на друга и вызывают движения проводников.

Некоторые вещества, как например железо и его сплавы, обладают способностью сильно намагничиваться, если внести сделанные из них тела в магнитное поле. Другими словами, вокруг намагниченных тел, сделанных из железа или его сплавов, возникают магнитные поля; эти поля в той или иной мере могут сохраняться и после того, как тело будет изъято из намагничивающего поля; образуется так называемая остаточная намагниченность тел.

Так получаются, например, постоянные магниты из стали, намагниченные стальные стрелки, употребляемые в школьных опытах по физике и в практике (в компасах и других приборах).

Возьмем картонную трубку, намотаем на нее несколько рядов изолированной медной проволоки и пропустим по проволоке электрический ток от аккумулятора или от батареи сухих элементов. Внутри катушки образуется сильное магнитное поле.

Вложим в середину катушки стальное перо и вынем его оттуда: оно сильно намагнитится и будет притягивать другие перья и кусочки железа.

Возьмите большой школьный магнит в виде бруска и поместите над ним маленький компас: как бы вы ни поворачивали коробку компаса, стрелка его всегда будет располагаться вдоль магнита.

Намагничивание стального шарика при помощи самодельного электромагнита.
Намагничивание стального шарика при помощи самодельного электромагнита.
Стальной намагниченный шарик помещают в середину картонного листа и посыпают железными опилками; опилки располагаются по линиям направления магнитного поля вокруг шарика.
Стальной намагниченный шарик помещают в середину картонного листа и посыпают железными опилками; опилки располагаются по линиям направления магнитного поля вокруг шарика.

Но отставьте этот магнит в сторону, чтобы его действие на стрелку стало нечувствительным: как бы вы ни поворачивали после того коробку компаса, стрелка устанавливается в одном направлении: север — юг. Отсюда следует сделать вывод, что Земля тоже является большим магнитом.

Магнитное поле невидимо, но в его существовании можно легко убедиться. Накройте магнит листом плотной бумаги и насыпьте на него очень мелкие железные или стальные опилки. Они намагнитятся и вытянутся цепочками вдоль невидимых линий магнитного поля. В этом же направлении установится и стрелка компаса.

 

Магнитное поле земли

Земля, как магнит, имеет вокруг себя магнитное поле, которое действует на стрелку компаса. Примерное расположение магнитного поля Земли можно проследить на следующем опыте. Возьмите стальной шарик из шарикоподшипника и намагнитьте его.

Как намагнитить стальной шарик? Надо взять небольшой электромагнит из набора по электротехнике или собрать его из отдельных частей. Для этого нужно иметь П-образно согнутый железный стержень диаметром 12-15 мм, две катушки изолированной проволоки и наконечники из квадратного железа. Между этими наконечниками помещается, как показано на рисунке, стальной шарик от шарикоподшипника диаметром 2-3 см. Необходимо отметить концы диаметра, которыми он будет соприкасаться с наконечниками электромагнита при намагничивании; на этих концах будут полюсы намагниченного шарика.

После намагничивания поместите шарик в отверстие, сделанное в середине картонного листа, так чтобы шарик углубился в него наполовину, а полюсы шарика совпали бы с плоскостью картона.

На лист с шариком насыпьте мелкие стальные или железные опилки через ситечко или из марлевого мешочка. Опилки расположатся вокруг шарика по линиям его магнитного поля. Так же примерно располагаются линии магнитного поля и вокруг земного шара.

 

Магнитное склонение. Магнитные полюсы

Свойства магнитного поля, образующегося вокруг земного шара, используются людьми для определения направления па Земле при помощи компаса.

Вверху: стрелка компаса, положенного на магнит, всегда ориентируется по направлению полюсов магнита, как бы ни поворачивали коробку компаса. Внизу: Земля представляет собой большой магнит, на поверхности которого стрелка компаса ориентируется также по направлению к магнитным полюсам.

Вверху: стрелка компаса, положенного на магнит, всегда ориентируется по направлению полюсов магнита, как бы ни поворачивали коробку компаса. Внизу: Земля представляет собой большой магнит, на поверхности которого стрелка компаса ориентируется также по направлению к магнитным полюсам.

Компас был известен в Китае около двух тысяч лет назад. В Европе им пользуются около тысячи лет. Уже Колумб во время путешествия в Америку обнаружил, что стрелка компаса показывает северное направление не совсем точно. Впоследствии установили: происходит это оттого, что магнитные полюсы Земного шара не совпадают с географическими. Магнитный полюс в Северном полушарии расположен на широте около 72°, вблизи берегов Северной Америки.

Конец стрелки компаса, показывающий на север, мы называем северным; следовательно, магнитный полюс в Северном полушарии Земли является, по существу, южным, так как только разноименные полюсы магнитов притягиваются. А в Южном полушарии, тоже в стороне от географического Южного полюса, расположен северный магнитный полюс. К нему направлен южный конец стрелки компаса.

Наблюдения за положением магнитных полюсов Земли показывают, что со временем магнитные полюсы смещаются, очень медленно изменяя свое положение.

Координаты магнитных полюсов для 1950 г. были: магнитный полюс на севере — широта 72°, западная долгота 96°; магнитный полюс на юге — широта 70°, восточная долгота 150°.

Ввиду того что географический и магнитный полюсы расположены в разных местах, направление стрелки компаса на магнитный полюс не совпадает с направлением географического меридиана. Между этими двумя направлениями образуется угол, который называется магнитным склонением. Каждое место поверхности Земли имеет свой угол склонения.

В районе Москвы склонение имеет величину около 7° к востоку; в Ленинграде — около 4°, также к востоку; в Якутске — около 17° к западу; во Владивостоке— около 9°, также к западу. Это значит, что для определения при помощи компаса направления географического меридиана, проходящего через Москву, нужно взять направление на 7° влево от северного конца стрелки компаса, а для Владивостока направление географического меридиана надо определить по направлению вправо на 9° от северного конца компасной стрелки.

Зная склонение магнитной стрелки в данном месте земного шара, мы всегда можем найти и направление меридиана места. Если к тому же нам известна широта данного места, то мы можем определить географические координаты, или местоположение, данного пункта. Поэтому уже давно стали составлять магнитные карты, на которых проведены линии, соединяющие все точки поверхности, имеющие одно и то же склонение. Такая карта дает возможность определять положение корабля в море или самолета в воздухе. Для этого штурман должен точно знать географические координаты места, из которого корабль отправляется в плавание. Когда корабль пройдет известное расстояние по курсу, штурман может сверить с компасом карту магнитного склонения и точно определить географические координаты корабля в данный момент.