指南针为啥能指南？地球里面有电流吗？
指南针是我国的四大创造之一。东汉王充《论衡》中说“司南之杓，投之于地，其柢指南”。是早期对司南比力清晰的描述。考古学家根据古代文献的描述复原了司南，而那是不是指南针的雏形，学术界还有很大的争议。
但是没有争议的是，在宋元期间，指南针已经起头利用于航海等人类活动中。指南针的根本原理就是一个能够自在扭转的小磁针，在地磁场的感化下，小磁针一端指南，一端指北。指南的一端就被称为“南极”（S极），指北的一端就被称为“北极”（N极）。一般我们把指北的一端涂成红色，所以也有人把指南针喊做指北针。
指南针为什么指南北？
指南针为什么能指南北呢？那是因为地球具有磁场。
我们晓得：磁铁有两极，N极和S极，并且同名磁极彼此排斥，异名磁极彼此吸引。也就是说：我们用一个磁铁的N极靠近另一个磁铁的S极，就会发现二者彼此吸引。假设用一个磁铁的N极靠近另一个磁铁的N极，就会发现二者彼此排斥。
为了理解磁铁间的那种感化，人们引进了磁场的概念。磁场是存在于磁体四周的一种看不见摸不着的物量，那种物量的感化是对磁铁有力的感化。也就是说，一个磁铁会在四周空间产生磁场，而那个磁场就会对另一个磁铁有力的感化。假设在磁铁四周放置一堆小磁针，那么小磁针的N极（下图中红色部门）指向就会与磁场标的目的不异。也就是说，在磁体外部，磁场是从磁体的N极指向磁体的S极。
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人们根据指南针在地球外表能够指南北的特征，揣度出地球是具有磁场的，那就被称为地磁场。地球的磁场与条形磁铁的磁场十分像。根据小磁针N极向北指的特征，人们阐发出地磁场的标的目的是从南向北的，那就得出了地磁场的N极其其实天文南极四周，而地磁场的S极在天文北极四周，地磁两极与天文两极是相反的。
并且，地磁两极与天文两极也并非完全重合的，而是存在着一个夹角，称为地磁偏角，中国的科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”，是世界上最早的关于磁偏角的笔录。现代指南针都通过手艺手段批改了那个偏角。
奥斯特尝试：电流产生磁场
那么，地球为什么可以产生磁场呢？那个问题愈加普及的问法是：磁场到底是怎么产生的？
最后，人们认为电与磁是完全不相关的现象。但是跟着人类熟悉天然越来越深进，逐步发现了电与磁可能是相关的，最典型的就是被闪电劈过的铁矿石可能具有磁性。人们想到，也许电能够产生磁。
丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电流与磁场之间的联络。
奥斯特
1806年，他应聘哥本哈根大学传授，每个月他城市给学生预备一节特殊的课程，用来介绍科学界的最新功效。在有一次讲课时，他发现，当用通电导线靠近指南针时，指南针发作了动弹。他和他的学生配合见证了那一汗青时刻，但是他其时并没有对那种现象给出阐明。颠末几个月的根究，他末于大白了，电流能够产生磁场，而磁场能够对小磁针有力的感化。人们才正式把电和磁联络在一路。
为了纪念奥斯特，丹麦政府把哥本哈根市中心的公园定名为奥斯特公园，里面竖立着奥斯特的雕塑。美国物理教师协会还特殊设立了奥斯特奖章，来奖励优良物理教师。
人们认真研究了各类外形的通电导线构成的磁场。好比，通电曲导线四周的磁场是齐心圆环，而且与导线中电流标的目的契合右手螺旋定章。也就是说：右手握住导线，大拇指指向电流标的目的，四指的绕向就是磁场标的目的。
别的还有一种典型情状：通电螺线管。就似乎在一根弹簧上通电，所产生的磁场与条形磁铁的磁场很类似。断定办法仍然是右手螺旋定章：右手握住螺线管，四指标的目的与电流标的目的不异，则大拇指指向螺线管相当于条形磁铁的N极。
假设那个螺线管只要一圈，就酿成了通电圆环，它的磁场也类似于条形磁铁，断定办法仍是右手螺旋定章。
法国物理学家安培最早对那个问题构成了清晰的熟悉，所以右手螺旋定章也称为安培定章。
安培详尽研究了各类通电导体的磁场，并提出了导线中电流与其产生磁场之间的定量关系，即安培定律。后来，安培的著做《关于电动力学现象之数学理论的回忆录》出书，电动力学做为一个新名词登上了科学的舞台。
安培分子电流假说：磁体产生磁场
安培不称心于研究电流的磁场，他进一步根究：既然各类电流都产生响应的磁场，那么永磁体，例如磁铁，它的磁场是若何产生的呢？
安培产生了一个斗胆的设法：也许磁体内部也有电流，是那些电流构成了磁体的磁场。那就是闻名的安培分子电流假说。
安培认为：在磁体内部可能存在着很小的环形电流，称为“分子电流”。每个分子电流都有N极和S极。假设那些分子电流的取向是杂乱无章的，那么磁场相互抵消，宏看上就没有磁性。但是假设在外界磁场的感化下，分子电流的取向变得大致不异，那么宏看上就表示出磁场，两头构成磁极。
在安培的时代，人们其实不清晰构成物量的原子是什么样的，更不晓得原子里面有原子核和电子，所以安培的那种说法只能停留在“假说”阶段。如今的科学界认为，电子围绕原子核的运动和电子的自旋具有磁场，安培分子电流假说是具有必然准确性的。
既然磁体的磁场也是因为电流产生的，人们总结出一个结论：一切磁现象都是由电流产生的，或者喊一切磁现象都有电素质。
地球磁场
那么，地球的磁场事实是什么原因产生的呢？关于那个问题，科学界还没有同一的熟悉。有人认为，地球内部活动的岩浆会形成电流，产生地磁场；也有人认为在大气中存在电荷，大气运动会形成电流，产生磁场。但无论若何，地球的磁场也必然是由电流产生的。
其实，地球磁场并非原封不动的，地磁南北两极每时每刻都在迟缓挪动，并且在汗青上，地球磁场的两极互换过屡次，上一次互换是在78万年前。地磁场对生命有重要意义，例如它能够避免太阳风中的各类射线间接射向地球外表，从而庇护地球的生命；一些生物可能需要磁场停止导航。假设磁场发作浩荡改变，那么必然会对生物产生浩荡的影响，以至能形成生物的大灭绝呢。
