Учим физику. Компас.

История создания

В III веке до Рождества Христова китайский философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство компаса:
«Он имел вид разливательной ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью».
Выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине, так что черенок не касался пластины, а свободно висел над ней, и при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания. На пластине были нанесены обозначения стран света в виде циклических зодиакальных знаков.

Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Успокоившись, компас указывал черенком (который играл роль магнитной стрелки) точно на юг. Таким был самый древний прибор для определения сторон света.

В XI веке в Китае впервые появилась плавающая стрелка компаса, изготовленная из искусственного магнита. Обычно она делалась в форме рыбки. Эту рыбку опускали в сосуд с водой. Здесь она свободно плавала, указывая своей головой в ту сторону, где находился юг.

Несколько разновидностей компаса придумал в том же XI веке китайский ученый Шэнь Гуа, который много работал над исследованием свойств магнитной стрелки. Он предлагал, например, намагнитить о природный магнит обычную швейную иглу, затем прикрепить ее с помощью воска в центре корпуса к свободно висящей шелковой нити. Этот компас указывал направление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздо меньшее сопротивление при своем повороте.

Другая конструкция компаса, предложенная Шэнь Гуа, была еще ближе к современной: намагниченная иголка здесь насаживалась на шпильку. Во время своих опытов Шэнь Гуа установил, что стрелка компаса показывает не точно на юг, а с некоторым отклонением, и правильно объяснил причину этого явления тем, что магнитный и географический меридианы не совпадают между собой, а образуют угол.
В таком виде китайский компас в XII веке заимствовали арабы. В начале XIII века "плавающая игла" стала известна европейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. От них компас перешел к испанцам, португальцам и французам, а позднее - к немцам и англичанам.

Поначалу компас состоял из намагниченной иголки и кусочка пробки, плававшего в сосуде с водой. Вскоре догадались закрывать этот сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. В середине XIV века придумали помещать магнитную стрелку на острие в середине бумажного круга (картушки).

В начале XIV в. итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас снабдив его катушкой, разделенной на 16 частей (румбов) по четыре на каждую часть света.

Это нехитрое приспособление стало большим шагом в усовершенствовании компаса. Позже круг был разделен на 32 равных сектора.

Строение магнитного компаса 

1. Корпус
2. Круговая шкала (лимб), делённая на 120 делений
3. Магнитная стрелка
4. Визирное приспособление(мушка и целик)
5. Указатель отсчётов
6. Тормоз
Принцип действия.
«Основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении линии магнитного поля, которая идет к Северному магнитному полюсу» - так указано в Википедии. Постараемся разобраться в этом на реальных примерах.

Стрелка компаса представляет собой магнит, свободно вращающийся на игле. Как известно, противоположные полюса магнитов притягиваются, одноименные - отталкиваются. Наша планета также является магнитом. Сила его невелика, ее недостаточно, чтобы проявиться на тяжелом магните. Однако легкая стрелка компаса, уравновешенная на игле, поворачивается и под влиянием небольшого магнитного поля.
Что бы стрелка компаса не болталась, а четко показывала направление вне зависимости от тряски, она должна быть достаточно сильно намагничена.
Первенство в изучении магнитного поля Земли принадлежит английскому ученому Уильяму Гильберту.

В своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните - Земле», изданной в 1600 году он представил Землю в виде гигантского постоянного магнита, ось которого не совпадает с осью вращения Земли. Угол между осью вращения и магнитной осью называют магнитным склонением.
В результате такого несовпадения, говорить, что стрелка компаса всегда указывает на север, не совсем верно. Она указывает на точку, находящуюся на расстоянии в 2100 км от северного полюса, на острове Соммерсет (его координаты 75°,6 с. ш., 101° з. д. - данные на 1965 г.)
Причины неправильной работы компаса.
1. Дрейфование магнитных полюсов Земли.
2. Металлические предметы или магниты, находящиеся вблизи компаса.
3. Электронные приборы, являющиеся источниками электромагнитных полей
4. Залежи полезных ископаемых металлических руд
5. Магнитные бури, происходящие в годы сильной активности солнца,
искажающие магнитное поле Земли.
Все эти факторы могут вызвать сбой в работе компаса. На Земле существует несколько аномальных зон. В которых стрелка компаса ведет себя непредсказуемо. В качестве примеров таких аномальных зон можно назвать Бермудский треугольник, Курскую магнитную аномалию и другие.
Электронные приборы, находящиеся вблизи компаса (систем навигации) могут вызвать сбой в работе. По этой причине пассажирам в самолетах запрещено использование сотовых телефонов, компьютеров и других электронных средств.
Виды компасов.

Ко́мпас (в профессиональной речи моряков: компа́с) - устройство, облегчающее ориентирование на местности. Существуют три принципиально различных вида компаса: 

магнитный компас, 

гирокомпас 

 электронный компас.    

Информацию, которая пригодится к подготовке к уроку физики, я собрал на основании информации Википедии.