Hvordan kompass fungerer

Uansett hvor du står på jorden, kan du holde et kompass i hånden, og den vil peke mot Nordpolen. For en utrolig fin og fantastisk ting! Se for deg at du er midt i havet, og at du ser rundt deg i alle retninger, og alt du kan se er vann, og det er overskyet, slik at du ikke kan se solen ... Hvordan i all verden ville du vite hvilken vei du skal gå med mindre du hadde et kompass for å fortelle deg hvilken vei som er "opp"? Lenge før GPS-satellitter og andre høyteknologiske navigasjonshjelpemidler ga kompasset mennesker en enkel og billig måte å orientere seg på.

Men hva får et kompass til å fungere slik det gjør? Og hvorfor er det nyttig for å oppdage små magnetfelt, som vi så i Hvordan elektromagneter fungerer? I denne artikkelen vil vi svare på alle disse spørsmålene, og vi vil også se hvordan du lager et kompass fra bunnen av!

Et kompass er et ekstremt enkelt apparat. EN magnetisk kompass (i motsetning til et gyroskopisk kompass) består av en liten, lett magnet balansert på et nesten friksjonsløs dreiepunkt. Magneten kalles vanligvis a nål. Den ene enden av nålen er ofte merket "N" for nord, eller farget på noen måte for å indikere at den peker mot nord. På overflaten er det alt du trenger for et kompass.

1. Jordens magnetfelt
2. Lage ditt eget hjemmelagde kompass
3. Det gyroskopiske kompasset

Årsaken til at et kompass fungerer er mer interessant. Det viser seg at du kan tenke på Jorden som å ha en gigantisk barmagnet begravet inne. For at nordenden av kompasset skal peke mot Nordpolen, må du anta at den nedgravde stangmagneten har sin sørenden ved Nordpolen, som vist i diagrammet til høyre. Hvis du tenker på verden på denne måten, kan du se at de normale "motsetningene tiltrekker" magneteregelen vil føre til at nordenden av kompassnålen peker mot sørenden av den nedgravde stangmagneten. Så kompasset peker mot Nordpolen.

For å være helt nøyaktig, løper stangmagneten ikke nøyaktig langs jordas rotasjonsakse. Den er skjev litt utenfor midten. Dette skevet kalles deklinasjon, og de fleste gode kart indikerer hva deklinasjonen er i forskjellige områder (siden den endres litt avhengig av hvor du er på planeten).

Jordens magnetfelt er ganske svakt på overflaten. Tross alt er planeten Jorden nesten 8000 mil i diameter, så magnetfeltet må reise en lang vei for å påvirke kompasset ditt. Det er grunnen til at et kompass må ha en lett magnet og friksjonsfri peiling. Ellers er det bare ikke nok styrke i jordas magnetfelt til å snu nålen.

Analogien "storstangmagnet begravet i kjernen" fungerer for å forklare hvorfor Jorden har et magnetfelt, men det er tydeligvis ikke det som virkelig skjer. Hva så er virkelig skjer?

Ingen vet med sikkerhet, men det er en arbeidsteori som nå gjør rundene. Som sett på det ovenstående antas jordens kjerne i stor grad å bestå av smeltet jern (rødt). Men i kjernen er trykket så stort at dette superhot-jernet krystalliserer til et fast stoff. Konveksjon forårsaket av varme som stråler fra kjernen, sammen med rotasjonen av jorden, forårsaker flytende jern å flytte i rotasjonsmønster. Det antas at disse rotasjonskreftene i det flytende jernlaget fører til svake magnetiske krefter rundt spinneaksen.

Det viser seg at fordi jordas magnetfelt er så svakt, er et kompass ingenting annet enn en detektor for veldig lette magnetiske felt skapt av noe. Det er grunnen til at vi kan bruke et kompass for å oppdage det lille magnetfeltet som produseres av en ledning som fører strøm (se Hvordan elektromagneter fungerer).

La oss nå se på hvordan du kan lage ditt eget kompass.

Hvis du ikke har et kompass, kan du lage din egen på omtrent samme måte som folk gjorde for hundrevis av år siden. For å lage ditt eget kompass trenger du følgende materialer:

• En nål eller et annet stållignende stykke stål (for eksempel en rett papirklemme)
• Noe lite som flyter som et stykke kork, bunnen av en Styrofoam kaffekopp, et stykke plast eller hetten fra en melkekanne
• En tallerken, fortrinnsvis en kakeplate, 23 til 30 cm i diameter, med omtrent en tomme (2,5 cm) vann i den

Det første trinnet er å vend nålen i en magnet. Den enkleste måten å gjøre dette på er med en annen magnet - stryk magneten langs nålen 10 eller 20 ganger som vist nedenfor.

Hvis du har problemer med å finne en magnet rundt huset, inkluderer to mulige kilder en boksåpner og en elektromagnet som du lager selv (se Hvordan elektromagneter fungerer).

Plasser flottøren midt i vannretten din som vist nedenfor.

Teknikken "float on water" er en enkel måte å skape et nesten friksjonsfritt lager. Sentrer din magnetiske nål på flottøren. Den vil sakte peke mot nord. Du har skapt et kompass!

Et magnetkompass som det som ble laget på forrige side har flere problemer når det brukes på bevegelige plattformer som skip og fly. Det må være i vater, og det har en tendens til å korrigere seg ganske sakte når plattformen svinger. På grunn av denne tendensen bruker de fleste skip og fly gyroskopisk kompass i stedet.

Et spinnende gyroskop, hvis det støttes i en limt ramme og spunnet opp, vil opprettholde retningen den peker mot selv om rammen beveger seg eller roterer. I en gyrokompass brukes denne tendensen til å etterligne et magnetisk kompass. Ved starten av turen pekes gyrokompassets akse mot nord ved hjelp av magnetisk kompass som referanse. En motor inne i gyrokompasset holder gyroskopet til å snurre, så gyrokompasset fortsetter å peke mot nord og vil justere seg raskt og nøyaktig selv om båten er i grov sjø eller flyet treffer turbulens. Med jevne mellomrom sjekkes gyrokompasset mot magnetkompasset for å rette opp eventuelle feil.

For mer informasjon om kompass, navigasjon og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

Relaterte artikler

• Hvorfor beveger Nordpolen seg?
• Hvordan finne ekte nord
• Kompass-quiz
• Hvordan elektromagneter fungerer
• Hvordan gyroskop fungerer
• Slik fungerer GPS-mottakere
• Slik fungerer Magna Doodle
• Hvordan elektromagnetisk fremdrift vil fungere  

Flere gode lenker

• Hvordan bruke et kompass
• Forstå og bruke et kompass
• Komme på kurs Læring Kompass og Kart Grunnleggende
• Opprinnelsen til jordas magnetisme
• Laboratorium for jordens magnetisme