与磁铁有关的小发明小制作
一根缝衣针,用磁铁把它磁化,然后用棉线拴在针的中间部位,挂在一个支架上,就成为一个指南针了。再做一个浮式指南针:
拿一根磁化了的钢针,横向穿过一块小软木塞,放在一个盛水的陶瓷碗内,就是一个浮式指南针。
我们还可以做一个更讲究的匣式指南针:
找一个小圆纸盒或者塑料盒(不能用铁盒)。用硬纸剪一个和小盒一样大小的圆片,上面贴一张白纸,标出S、N等字样,把一个塑料图钉从背面摁在圆纸片上,把圆纸片放入盒内,盒中心就有一个直立向上的针柱了。再找一个废刮胡子刀片,剪成狭长的菱形,用钉子在中心位置打一个小坑,放在针尖上试一试,如果不能平衡,就用剪刀修理,直到能平衡为止。把它放在强磁铁上磁化,然后架到盒内的针柱上。在盒口蒙上一层透明玻璃纸(用玻璃更好),把原来的盒盖开一个大孔再盖上去,就是一个盒式指南针了。
一个能自由旋转的磁体,在静止的时候,总是指向南北方向。人们了解到磁体的这种特性以后,就利用它来制造指示方向的工具——指南针。
磁针静止以后,为什么总是指向南北呢?因为地球是个大磁体,它的两个磁极接近于地球的两极,在地磁力的作用下,磁针就被吸到南北方向上了。我们知道,异名磁极是相吸的,地磁的S极在北端,N极在南端,因此,磁针的N极总是指向北方,S极总是指向南方。磁针的磁极和地球的磁极并没有接触,它们却能互相吸引,这表明磁体的周围存在一种看不见的东西,人们把它叫做“磁场”。地球磁场的存在是磁针能够指示南北的原因。
世界上最早的指南针,要算我国战国时期制造的“司南”了。它是把天然磁铁琢磨成勺子的形状,勺柄是S极,使重心落在圆而光滑的勺头正中,然后把勺子放在一个光滑的盘子上。使用的时候,把勺头放平,用手拨动它的柄,使它转动。等司南停下来,它的长柄就指向南方。那时候,有的人到山里去采玉,怕迷失方向,就带上司南来辨别方向。
发明司南以后,人们不断地研究和改进指南的工具。到了北宋初年,又制造出了指南鱼。它是用一块薄薄的钢片做成的,形状很象一条鱼。鱼的肚皮部凹下去一些,象小船一样,可以浮在水面上。把它磁化以后,放到盛水的瓷碗里,就能指示方向了。因为水的摩擦力比固体小,指南鱼转起来比较灵活,所以它比司南更灵活更准确了。
当时还有用木头做的指南鱼,就是用一块木头刻成鱼的样子,象手指那么大。从鱼嘴往里挖一个洞,里面放上条形磁铁,使它的S极朝鱼头,用蜡封住口。另外用一根针插到鱼嘴里,指南鱼就做好了。把它放到水面上,鱼嘴里的小针就指着南方。
我国不但是世界上最早发明指南针的国家,而且是最早把指南针用在航海事业上的国家。据记载,南宋的时候,航海的人已经用“罗盘”来指示航向了。这是把指南针和罗盘结合起来的指南工具。罗盘的盘有用木头做的,也有用铜做的,盘的周围刻上东南西北等方位,盘中央放一个指南针。只要把指南针所指的方向,和盘上的正南方位对准,就可以很方便地辨别航行方向了。
在军事上也用到指南针,行军作战的时侯,如果遇到阴天黑夜,就用指南针来辨别方向。