Kompasset och andra magnetiska innovationer

En kompass är ett av de mest använda navigationsinstrumenten. Vi vet att det alltid pekar norrut, men hur? Det innehåller ett fritt upphängat magnetiskt element som visar riktningen för den horisontella komponenten i jordens magnetfält vid observationspunkten.

Kompassen har använts för att hjälpa människor att navigera i många århundraden. Även om den ligger i samma del av den offentliga fantasin som sextanter och teleskop, har den faktiskt använts mycket längre än havsresorna som upptäckte Nordamerika. Användningen av magnetism i uppfinningar slutar dock inte där; det finns i allt från telekommunikationsutrustning och motorer till livsmedelskedjan.

Upptäck magnetism

För tusentals år sedan hittades stora avsättningar av magnetiska oxider i distriktet Magnesia i Mindre Asien; deras plats ledde till att mineralet fick namnet magnetit (Fe₃O₄), som fick smeknamnet lodestone. 1600 publicerade William Gilbert "De Magnete", ett papper om magnetism som beskriver användningen och egenskaperna hos magnetit.

Ett annat viktigt naturelement i magneter är ferriter eller magnetiska oxider, som är stenar som lockar järn och andra metaller.

Även om maskinerna som vi tillverkar med magneter är helt klart uppfinningar, är dessa naturliga magneter och bör inte betraktas som sådana.

Det första kompasset

Den magnetiska kompassen är faktiskt en gammal kinesisk uppfinning, förmodligen först i Kina under Qin-dynastin (221-206 fvt). Då använde kineserna lodstenar (som anpassar sig i en nord-syd-riktning) för att konstruera förmögenhetsförslag. Så småningom märkte någon att lodstenarna var bättre på att peka ut riktiga riktningar, vilket ledde till skapandet av de första kompasserna.

De tidigaste kompasserna designades på en fyrkantig platta som hade markeringar för kardinalpunkterna och konstellationerna. Pekningsnålen var en skedformad lodstenhet med ett handtag som alltid skulle peka söderut. Senare användes magnetiserade nålar som riktningspekare istället för de skedformade lodstenarna. Dessa dök upp under åttonde århundradet e.Kr. i Kina igen, och från 850 till 1050.

Kompasser som navigationshjälpmedel

Under 1100-talet blev kompassens användning som navigationsenheter på fartyg vanligt. De magnetiserade nålkompasserna kan användas när de är våta (i vatten), torra (på en spetsig axel) eller upphängda (på sidentråd), vilket gör dem till värdefulla verktyg. De anställdes främst av resande, som de handlare som reste till Mellanöstern och tidiga navigatörer som letade efter den magnetiska nordpolen eller polstjärnan.

Kompasset leder till elektromagnetism

År 1819 rapporterade Hans Christian Oersted att när en elektrisk ström i en tråd applicerades på en magnetisk kompassnål påverkades magneten. Detta kallas elektromagnetism. År 1825 visade den brittiska uppfinnaren William Sturgeon elektromagnetens kraft genom att lyfta nio kilo med ett sju uns stycke järn lindat med trådar genom vilket strömmen för ett encelligt batteri skickades.

Denna anordning lägger grunden för storskalig elektronisk kommunikation, eftersom den ledde till uppfinningen av telegraf. Det resulterade också i uppfinningen av elmotorn.

Ko Magneter

Användningen av magneter fortsatte att utvecklas bortom den första kompassen. U.S. patent nr 3 005 458, utfärdat till Louis Paul Longo, är det första patentet som utfärdas för det som kallas en "ko-magnet". Syftet var att förebygga hårdvarusjukdom hos kor. Om kor råkar konsumera metallskrot, till exempel naglar, när de matar, kan främmande föremål orsaka inre skador på deras matsmältningskanal. Ku magneter håller metallstyckena begränsade till koens första mage, snarare än att resa till de senare magarna eller tarmen, där fragmenten kan orsaka störst skada.