תולדות המצפן וחידושים מגנטיים אחרים

מצפן הוא אחד מכלי הניווט הנפוצים ביותר. אנו יודעים שזה תמיד מצביע צפונה, אבל איך? הוא מכיל אלמנט מגנטי תלוי בחופשיות המציג את כיוון הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ בנקודת התצפית.

המצפן שימש כדי לעזור לאנשים לנווט במשך מאות שנים רבות. אם כי הוא ממוקם באותו חלק מהדמיון הציבורי כמו sextants וטלסקופים, הוא למעשה נמצא בשימוש הרבה יותר מהפלגות הים שגילו את צפון אמריקה. השימוש במגנטיות בהמצאות לא פוסק שם; זה נמצא בכל דבר, החל מציוד טלקומוניקציה ומנועים ועד שרשרת המזון.

לפני אלפי שנים נמצאו משקעים גדולים של תחמוצות מגנטיות במחוז מגנזיה באסיה הקטנה; מיקומם הוביל לכך שהמינרל קיבל את שמו של המגנטיט (Fe₃הו₄), שזכתה לכינוי הלודסטון. בשנת 1600 פרסם ויליאם גילברט את "דה מגנט", מאמר על מגנטיות המפרט את השימוש ותכונותיו של המגנטיט.

אלמנט טבעי חשוב נוסף למגנטים הוא ferrites, או תחמוצות מגנטיות, שהן אבנים המושכות ברזל ומתכות אחרות.

בעוד המכונות שאנו מייצרים עם מגנטים הן בבירור המצאות, אלה הם מגנטים טבעיים ואסור לראות בהם ככאלה.

המצפן המגנטי הוא למעשה ישן המצאה סינית, כנראה מיוצר לראשונה בסין בתקופת שושלת צ'ין (221–206 לפני הספירה). באותה תקופה, הסינים השתמשו באבני לודג '(אשר מיישרים קו בכיוון צפון-דרום) כדי לבנות לוחות מספרים עתידות. בסופו של דבר מישהו שם לב שאבני הלוד טובות יותר להצביע על כיוונים אמיתיים, מה שהביא ליצירת המצפנים הראשונים.

המצפנים הקדומים ביותר עוצבו על לוח ריבועי שהיה בו סימון לנקודות הקרדינל ולקבוצות הכוכבים. המחט המפנה הייתה מתקן אבן אבן בצורת כף עם ידית שתצביע תמיד דרומה. בהמשך שימשו מחטים ממוגנטות כמצביעי כיוון במקום אבני לוד בצורת כף. אלה הופיעו במאה השמינית לספירה - שוב בסין - ובין 850 ל- 1050.

במאה ה -11 נעשה השימוש במצפן כמכשירי ניווט באוניות. מצפני המחט המגנטיים יכולים לשמש כשהם רטובים (במים), יבשים (על ציר מחודד) או מושעים (על חוט משי), מה שהופך אותם לכלים חשובים. הם הועסקו בעיקר על ידי מסעות, כמו סוחרים שנסעו למזרח התיכון, ונווטים מוקדמים שחיפשו לאתר את הקוטב הצפוני או כוכב הקוטב המגנטי.

בשנת 1819, האנס כריסטיאן אורסטד דיווחו שכאשר זרם חשמלי בחוט הוחל על מחט מצפן מגנטית, המגנט הושפע. זה נקרא אלקטרומגנטיות. בשנת 1825, המציא הבריטי וויליאם סטורג'ון הציג את כוח האלקטרומגנט באמצעות הרמת תשעה פאונד עם חתיכת ברזל בת שבעה אונקיות עטופה בחוטים שדרכם היה זרם של סוללה חד-תאית נשלח.

מכשיר זה הניח את הבסיס לקנה מידה גדול תקשורת אלקטרוניתכפי שהוביל להמצאת הטלגרף. זה גם הביא להמצאת המנוע החשמלי.

השימוש במגנטים המשיך להתפתח מעבר למצפן הראשון. פטנט אמריקאי מס '3,005,458, שהונפק ללואי פול לונגו, הוא ה- פטנט ראשון שהונפק על מה שמכונה "מגנט פרה". מטרתה הייתה מניעת מחלות חומרה אצל פרות. אם פרות צורכות במקרה חתיכות מתכת, למשל ציפורניים, כאשר הן ניזונות, החפצים הזרים יכולים לגרום לנזק פנימי בדרכי העיכול שלהם. מגנטים לפרות שומרים על חתיכות המתכת מוגבלות לבטן הראשונה של הפרה, במקום לנסוע לבטן או למעיים המאוחרים יותר, שם השברים יכולים לגרום לנזק הרב ביותר.