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沈括在历史上是如何发现磁偏角的?

沈括在历史上是如何发现磁偏角的?磁偏角是磁场强度矢量的水平投影与正北方向之间的夹角。下面是一篇详细的文章。

由于指南针和磁罗盘是测量磁偏角最简单的装置,磁偏角的发现和测量历史也很早。在《梦溪笔谈》中,中国北宋学者沈括记载,地磁的南北极与地理的南北极并不完全重叠,存在磁偏角。

如果磁场强度矢量的指向偏向正北方向以东,偏向正北方向以西,则称为西。磁性偏差可以通过磁性偏差测量仪测量。磁性偏差的度数是测量的,而不是计算的。

沈括也为地磁学做出了极其重要的贡献。他是世界上第一位发现地磁偏角的科学家。

在《梦溪笔谈》中,他记载了这一重大发现:“用磁石磨针尖,针尖指向南方,但往往略向东,不完全指向南方。”

也就是说,他已经发现了地磁偏角。

地磁偏角直到1492年哥伦布航海才在西方发现,但比沈括晚了400多年。

能使沈括第一个发现地磁角的存在,是人工磁化的进步。

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人工磁化方法的发明在指南针的应用和发展中发挥了重要作用。它也是磁学和地磁学发展史上的一件大事。

沈括在《梦溪笔谈》中提到了一种人工磁化的方法,即指南针实验:“如果方家用磁石摩擦针锋,可以指南。”据沈括介绍,当时的技术人员用磁石摩擦缝纫针,使针具具有磁性。

从目前的角度来看,这是一种利用天然磁石的磁场作用,使钢针内磁类的排列趋于某一方向,从而使钢针显示磁性的方法。

该方法比地磁法简单,磁化效果优于地磁法。摩擦法的发明不仅是世界上最早的,而且为磁指向器的出现创造了条件。

也就是说,用磁石摩擦缝纫针后,针有时指南,有时指北。从目前的角度来看,磁石有两个极:N和S。如果在磁化过程中缝纫针的方向不同,磁化后的方向也会不同。

但沈括并不知道这个道理,他真的记录了这个现象,并承认他没有深入思考。希望后人能进一步讨论。

沈括介绍了磁针的装置方法:

1、水浮法——在磁针上穿几根灯心草浮在水面上,就能指明方向。

2、碗唇旋转法-将磁针放在碗口边缘,磁针可旋转,指示方向。

3、指甲旋转法-将磁针放在指甲上,因为指甲表面光滑,磁针可以自由旋转,指示方向。

4、缕悬法-在磁针中间涂一些蜡,粘一根丝,挂在没有风的地方,就能指明方向。

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沈括还比较了四种方法。他指出,水浮法最大的缺点是水容易晃动,影响测量结果。碗唇旋转法和指甲旋转法由于摩擦力小,旋转灵活,但容易掉落。

沈括推重了一缕悬法,他认为这是一种理想而实用的方法。事实上,沈括指出的四种方法总结了指南针装置的两个系统——水针和干针。

《梦溪笔谈》是沈括(1031-1095年)关于中国古代科技的作品,书中谈到了磁学和指南针的一些问题。


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