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第三章 船用磁罗经 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，可为船舶指示航向，定位和导航。 第一节 磁的基本概念 一、磁场 物体能吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性。磁铁具有同性磁极相斥，异性磁极相吸的特性。 磁场是指磁场作用力所能达到的空间范围。磁场的性质可用“磁场强度”来描述，即在一磁体的磁量为m的磁场中，某点r处的磁场强度为作用于放置在该点的单位正磁量所受到的作用力。磁场强度通常用“H”表示，则磁场强度的表达式为： H = m / r2 （5-1） 磁场强度系一矢量，指向磁力线的切线方向。在电磁系单位中，磁场强度的单位为“奥”。 描述磁场性质的物理量磁场强度与磁介质无关，当讨论一块磁介质内部或外部的磁场强度时，除了要考虑外界已存在的磁场外，还要考虑磁介质被磁化后所产生的附加磁场，我们把上述两种磁场强度之和称为磁感应强度B， 即 B = H0 + Hˊ （5-2） 式中Ho——外磁场强度，Hˊ——附加磁场强度。磁感应强度B的单位，在国际单位制中为“特”，在电磁单位制中为“高”， 1高 = 10-4 特。 若磁场中某一范围内，各点的磁场强度大小相等，方向一致，则该范围内的磁场称为均匀磁场，位于船体范围内的地磁场以及罗盘范围内的船磁场可视为均匀磁场。 二、磁铁 目前所应用的各种磁铁均为人造磁铁，即用人工方法将镍、钴、钨等金属材料经磁化而制成的。磁罗经中均使用条形磁铁，如图5—1所示。 条形磁铁的磁极主要集中在磁棒的两端，我们将磁性最强的地方称为磁极。一根自由悬挂着的磁铁，指向地磁北极的一端称为北极，用“N”表示，并涂成红色，其磁量用+m表示；指向地磁南极的一端，称为南极，用“S” 表示，并涂成蓝色或黄色等，其磁量用-m表 示。两磁极间的连线称为磁轴，同一磁铁两 磁极的磁量是相等的。磁铁磁极的位置视磁 铁形状、金属材料、磁化过程和磁化程度而 定，用L表示磁铁的全长，通常认为南北磁 极距磁铁两端为L/12。 图5-1 磁铁 一根磁铁磁性的大小除与外界磁化场的强弱有关外，还正比于磁铁材料磁导率和几何尺寸。我们用磁矩表示磁铁的磁性大小，磁矩是同名磁量与两磁极间距离的乘积，用字母M表示，即： M=2ml （5-3） 式中m为磁极的磁量，2l为两磁极之间的距离。 磁矩的单位用电磁单位制通用符号CGSM表示。为了保持磁铁的磁性，磁铁存放时应避免受到高温，敲击或其它恒定磁场的影响，并应使磁铁异名极相靠。 三、磁铁的磁场强度 在磁铁周围各点的场强是比较复杂的。其大小和方向都会发生变化，下面仅对与校正罗经自差有关的二种位置加以讨论。 1、磁铁磁轴延长线上某点的场强 设有单位正磁量位于具有磁量为m的磁铁的磁轴 延长线上的P1点，见图5—2。该点与磁铁中心的距离 OP1=r，磁铁两磁极间的半长为l。 按磁铁强度的定义，磁铁北极和磁铁南级分别对 P1点产生的作用力为FN和FS，其合力为H1，即 H1 = FN + FS （5-4） 若磁铁的半长l远小于距离r时，合力H1可近似为： H 1 = 2M / r3 H1的方向沿着磁轴延长线。罗经柜中垂直磁铁对罗经 的作用力即属此种位置。 2、磁铁磁轴垂直平分线上某点的场强 图5-2磁轴延长线上场强 如图5—3所示，设有单位正磁量位于磁轴垂直平分线上的P2点，磁铁中心O点至P2点的距离为r，由图可见，磁铁北极的作用力FN与南极的作用力Fs两者大小相等，但其方向对称分布。力FN和Fs在磁轴垂直平分线上的投影之和为零，而在平行于磁轴方向上的合力为： H2 = FN ,S cosα 当磁铁半长l远小于r时，H2可近似为： H 2 = M / r3 （5-5） H2的方向与磁轴平行，并指向S端。 比较H2与H1两式，不难看出，在相同条件 下，H2之值是H1的一半。罗经柜中纵横校 正磁铁对罗经的作用力即属于H2。 四、磁性物质的磁化 自然界内的物质按其导磁能力的大小， 可分为磁性物质和非磁性物质两大类。