Hoe kompassen werken

  • Paul Sparks
  • 0
  • 3408
  • 168
Een kompas wijst altijd naar de Noordpool. 2009

Het maakt niet uit waar je op aarde staat, je kunt een kompas in je hand houden en het zal naar de Noordpool wijzen. Wat een ongelooflijk nette en verbazingwekkende zaak! Stel je voor dat je in het midden van de oceaan bent, en je kijkt overal om je heen in alle richtingen en alles wat je kunt zien is water, en het is bewolkt zodat je de zon niet kunt zien ... Hoe zou je in vredesnaam weten welke kant je op moet? gaan tenzij je een kompas had om je te vertellen welke kant "boven" is? Lang voordat GPS-satellieten en andere hoogtechnologische navigatiehulpmiddelen, het kompas de mens een gemakkelijke en goedkope manier bood om zich te oriënteren.

Maar wat zorgt ervoor dat een kompas werkt zoals het werkt? En waarom is het handig voor het detecteren van kleine magnetische velden, zoals we zagen in How Electromagnets Work? In dit artikel zullen we al deze vragen beantwoorden, en we zullen ook zien hoe je vanuit het niets een kompas kunt maken!

Een kompas is een uiterst eenvoudig apparaat. EEN magnetisch kompas (in tegenstelling tot een gyroscopisch kompas) bestaat uit een kleine, lichtgewicht magneet die is gebalanceerd op een vrijwel wrijvingsloos draaipunt. De magneet wordt over het algemeen een naald-. Het ene uiteinde van de naald is vaak gemarkeerd met "N", voor het noorden, of op een of andere manier gekleurd om aan te geven dat het naar het noorden wijst. Op het eerste gezicht is dat alles wat een kompas te bieden heeft.

Inhoud
  1. Magnetisch veld van de aarde
  2. Uw eigen zelfgemaakte kompas maken
  3. Het gyroscopisch kompas

De reden waarom een ​​kompas werkt, is interessanter. Het blijkt dat je kunt denken aan de aarde met een gigantische staafmagneet erin begraven. Om ervoor te zorgen dat het noordelijke uiteinde van het kompas naar de Noordpool, je moet er vanuit gaan dat de begraven staafmagneet zijn zuidkant heeft op de Noordpool, zoals weergegeven in het diagram rechts. Als je op deze manier aan de wereld denkt, dan kun je zien dat de normale "tegenpolen aantrekken" regel van magneten ervoor zou zorgen dat het noordelijke uiteinde van de kompasnaald naar het zuidelijke uiteinde van de begraven staafmagneet wijst. Dus het kompas wijst naar de Noordpool.

Om helemaal nauwkeurig te zijn, loopt de staafmagneet niet precies langs de rotatieas van de aarde. Het is iets scheefgetrokken. Deze scheefheid wordt de declinatie, en de meeste goede kaarten geven aan wat de declinatie is in verschillende gebieden (aangezien deze een beetje verandert afhankelijk van waar je bent op de planeet).

Het magnetisch veld van de aarde is aan de oppervlakte tamelijk zwak. Per slot van rekening heeft de planeet aarde een diameter van bijna 12.000 kilometer, dus het magnetische veld moet een lange weg afleggen om je kompas te beïnvloeden. Daarom moet een kompas een lichtgewicht magneet en een wrijvingsloos lager. Anders is er gewoon niet genoeg kracht in het magnetische veld van de aarde om de naald te laten draaien.

De analogie van de "grote staafmagneet begraven in de kern" verklaart waarom de aarde een magnetisch veld heeft, maar dat is duidelijk niet wat er werkelijk gebeurt. Dus is echt gebeurt?

Niemand weet het zeker, maar er is momenteel een werktheorie die de ronde doet. Zoals hierboven te zien is, wordt aangenomen dat de kern van de aarde grotendeels uit gesmolten ijzer (rood) bestaat. Maar in de kern is de druk zo groot dat dit superhete ijzer kristalliseert tot een vaste stof. Convectie veroorzaakt door warmte die uit de kern straalt, samen met de rotatie van de aarde, veroorzaakt de vloeibaar ijzer verhuizen in een rotatiepatroon. Aangenomen wordt dat deze rotatiekrachten in de vloeibare ijzerlaag leiden tot zwakke magnetische krachten rond de rotatieas.

Het blijkt dat, omdat het magnetische veld van de aarde zo zwak is, een kompas niets anders is dan een detector voor zeer kleine magnetische velden die door iets worden gecreëerd. Dat is de reden waarom we een kompas kunnen gebruiken om het kleine magnetische veld te detecteren dat wordt geproduceerd door een draad die een stroom voert (zie Hoe elektromagneten werken).

Laten we nu eens kijken hoe u uw eigen kompas kunt maken.

Als je geen kompas hebt, kun je je eigen kompas maken op vrijwel dezelfde manier als mensen honderden jaren geleden deden. Om je eigen kompas te maken, heb je de volgende materialen nodig:

  • Een naald of een ander draadachtig stuk staal (bijvoorbeeld een rechtgebogen paperclip)
  • Iets kleins dat blijft drijven zoals een stuk kurk, de onderkant van een piepschuim koffiekopje, een stuk plastic of de dop van een melkkan
  • Een schaal, bij voorkeur een taartplateau, met een diameter van 9 tot 12 inch (23-30 cm), met ongeveer 2,5 cm water erin

De eerste stap is om verander de naald in een magneet. De eenvoudigste manier om dit te doen is met een andere magneet - strijk de magneet 10 of 20 keer langs de naald, zoals hieronder weergegeven.

Als u problemen ondervindt bij het vinden van een magneet in huis, zijn er twee mogelijke bronnen: een blikopener en een elektromagneet die u zelf maakt (zie Hoe elektromagneten werken).

Plaats uw vlotter in het midden van uw schaal met water, zoals hieronder weergegeven.

De "float on water" -techniek is een gemakkelijke manier om een ​​vrijwel wrijvingsloos lager te creëren. Centreer uw magnetische naald op de vlotter. Het zal heel langzaam naar het noorden wijzen. Je hebt een kompas gemaakt!

Een magnetisch kompas zoals dat op de vorige pagina is gemaakt, heeft verschillende problemen bij gebruik op bewegende platforms zoals schepen en vliegtuigen. Het moet waterpas staan ​​en corrigeert zichzelf nogal langzaam wanneer het platform draait. Vanwege deze neiging gebruiken de meeste schepen en vliegtuigen in plaats daarvan gyroscopische kompassen.

Een draaiende gyroscoop, indien ondersteund in een cardanisch frame en omhooggedraaid, zal de richting behouden waarnaar het wijst, zelfs als het frame beweegt of roteert. In een gyrokompas wordt deze neiging gebruikt om een ​​magnetisch kompas na te bootsen. Aan het begin van de reis wordt de as van het gyrokompas naar het noorden gericht met een magnetisch kompas als referentie. Een motor in het gyrokompas zorgt ervoor dat de gyroscoop blijft draaien, dus het gyrokompas blijft naar het noorden wijzen en past zichzelf snel en nauwkeurig aan, zelfs als de boot zich in ruwe zee bevindt of als het vliegtuig turbulentie raakt. Periodiek wordt het gyrokompas vergeleken met het magnetische kompas om eventuele fouten te corrigeren.

Bekijk de links op de volgende pagina voor meer informatie over kompassen, navigatie en aanverwante onderwerpen.

Gerelateerde artikelen

  • Waarom beweegt de Noordpool??
  • Hoe het ware noorden te vinden
  • Kompasquiz
  • Hoe elektromagneten werken
  • Hoe gyroscopen werken
  • Hoe GPS-ontvangers werken
  • Hoe Magna Doodle werkt
  • Hoe elektromagnetische voortstuwing werkt  

Meer geweldige links

  • Hoe een kompas te gebruiken
  • Een kompas begrijpen en gebruiken
  • Aan de slag met Course Learning Compass and Map Basics
  • Oorsprong van het magnetisme van de aarde
  • Laboratorium voor magnetisme van de aarde



Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt