发明指南针的起源（发明创造的故事）

指南针的发明在发明指南针之前人类在茫茫大海中航行，常常会迷失方向，造成不可想象的后果,是中国人发明了指南针，使人类航行有了方向指南针是用以判别方位的一种简单仪器中国古代四大发明之一，下面我们就来说一说关于发明指南针的起源?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

发明指南针的起源

指南针的发明

在发明指南针之前人类在茫茫大海中航行，常常会迷失方向，造成不可想象的后果,是中国人发明了指南针，使人类航行有了方向。指南针是用以判别方位的一种简单仪器。中国古代四大发明之一。

一、磁现象的发现

先秦时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识，在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿，即磁石，俗称其为“吸铁石”（主要成分是四氧化三铁）。这种石头可以魔术般地吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。既然磁石能吸引铁，那么是否还可以吸引其他金属呢？我们的先民做了许多尝试，发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属，也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。

现在我们都知道，当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。都知道磁体有两个极，一个称N极，一个称S极。同性极相互排斥，异性极相互吸引。同时地球也是一个大磁体，它的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。因此地球表面的磁体，可以自由转动时，就会因磁体同性相斥，异性相吸的性质指示南北。这个道理古人不够明白，但这类现象他们很清楚。

二、指南针的始祖——司南

指南针的始祖大约出现在战国时期。古人称它为“司南”。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型，圆底，并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中并保持平衡，勺置于光滑的地盘之中，且可以自由旋转。地盘外方内圆，四周刻有干支四维，合成二十四向。当司南静止的时候，勺柄就会指向南方。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象，积累了大量的知识和经验，经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。

司南

但司南也有许多缺陷，天然磁石不易找到，在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱，而且它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量，携带很不方便，这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。

三、制作指南针的两种方法

1.地磁法

古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。当时以此作为一种游戏。

北宋时，曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法：“用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼型，置炭火中烧之，侯通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时，置水碗于无风处平放，鱼在水面，令浮，其首常向午也。”

指南鱼

这是一种人工磁化的方法，它利用地球磁场使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。烧红的铁片内部分子处于比较活动的状态，使铁分子顺着地球磁场方向排列，达到磁化的目的。蘸入水中，可把这种排列较快地固定下来，而鱼尾略向下倾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的发明，对指南针的应用和发展起了巨大的作用。

2.摩擦法

北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”

按沈括的说法，用磁石去摩擦缝衣针，就能使针带上磁性。从现在的观点来看，这是一种利用天然磁石的磁场作用，使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向，从而使钢针显示出磁性的方法。

这种方法比地磁法简单，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的发明不但世界最早，而且为有实用价值的磁指向器的出现，创造了条件。

四、人造磁铁

经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。

制造磁铁，首先就是浇铸成型。把铜、硫磺、镍、铁、铝以及钛金属等放入电磁火炉，加热至1600℃以上，让所有的金属全部融化成液体之后，将液体倒入模具当中，从而造就磁铁的大概形状，然而这个时候的磁铁，并没有任何的磁性！

第二步，让磁铁有磁性。将磁铁绑在铜管上放入更大的管中，把铜管放在中间位置，四周紧密堆满矽砂，用混泥土封住两端，露出铜管两端。放入火炉内加热700℃后取出，用夹钳固定住铜管两端，通低压高电荷电流，然后取出金属件，这步已让金属件轻微磁化，正确建立了磁场方向。

通过交流电，用高压电充电，这个时候由于磁铁当中的电子会有跟着电流从正极慢慢流向负极，从而导致两侧的电子发生一定的转换效率，也正是因为这样，这步完成之后，磁铁就拥有了磁性。

作成磁针形状便成指南针了。

指南针