Магнит и компас

Магнит человечеству известен давно. Главным источником магнитов древнего мира были холмы Магнезии в Греции, там добывали запасы магнитного железняка…

Однако, магниты из железняка были плохие.  Но компас из них построить было можно. В 12-13 веке в Европе появились самые примитивные компасы — кусочек железняка плавал, положеный на пробку. Направление показывал «куда-то туда».  Только в 14 веке в догадались поставить стрелку на иглу и добавить картуш с румбами. Поэтому у Колумба компас был вполне внятный. Однако, сама магнитная стрелка была вещью крайне дорогой. Существовали специальные мастерские по их изготовлению. Технология была такой: бралась стальная стрелка и по ней нужно было проводить в одном направлении куском магнитного железняка.  Кроме того, что правильно выбрать направление, операцию натирание необходимо было проводить долго — несколько недель. Поэтому мастерская выглядела как комната, где сидят подмастерья и целыми днями двигают туда-сюда куски железняка. И все равно — результат был не ахти. Происходило это потому, что для стрелки компаса требовался магнитно-твердый материал, который долго не размагничивается. Это — углеродистая сталь, причем закаленная. Но чтобы ее хорошо намагнитить, нужно достичь насыщения магнитного поля, что методом натирания было не то, чтобы невозможно, но близко к нему.

Мы пойдем другим путем. Будем считать, что наш попаданец уже построил гальванический элемент. Тогда достаточно собрать из этих элементов батарею, причем соединять желательно параллельно — нас интересует именно ток. После чего из медной проволоки делается катушка. Диаметр катушки — чем меньше, тем плотность силовых линий будет больше. В условиях средневековья навивать больше, чем два слоя витков — смысла нет. Катушка заливается древесной смолой для изоляции и чтобы витки не замкнуло. После этого внутрь катушки ложится будущая стрелка компаса и на долю секунды подсоединяется гальваническая батарея. Процесс закончен. Стрелка компаса много сильнее намагничена, чем у конкурентов.

Метод производства следует держать в секрете, и цены на компасы не снижать, иначе конкуренты задавят.  Если же вы попали в более древние времена, где компаса не знают, то ищите мореплавателей. Они — потребители номер один, им даже в случае каботажного плавания компас на порядок полезнее сухопутных путешественников.

58 комментариев Магнит и компас

  • orun

    Кстати, а если где-нибудь раздобыть постоянные магниты и если уже есть медная проволока, то наверное можно уже замутить и электрогенератор? От водяного колеса или ветряной мельницы.

  • Vs

    На самом деле не нужно в 11-м, допустим, веке электричество, максимум для опытов, а вот компас + секстан очень нужны.
    Кстати, про секстан нужна статья.

    • kraz

      Да, про секстант черновик пишу. Там проблема в том, что секстант дает только широту, но и это хоть что-то.

      • Vs

        Кстати, вот: http://www.tecepe.com.br/nav/xtantproject.htm самый лучший мануал по изготовлению секстана из «го*на и палок», да, тут принтер, попаданцу же придется помучиться, кстати, по поводу графита и карандашей, все не так плохо, карандаш (где-то читал) чуть ли не с 10-го века был известен, графит добывали в Англии, понятное дело, карандаш был не в современном исполнении (графит в дереве), а просто пруток из графита. Так что даже имея кремниевый нож(LOL), можно качественно заточить, и сделать циркуль, с его помощью и наметить углы и деления.
        Так что не такая уж и сложная задача, но, конечно, погрешность будет, куда без нее.

        • kraz

          В секстанте самое сложно не лимб с делениями, а эта система с зеркальцем, которая горизонт совмещает.
          Ну и далее — что с этими измерениями делать? Должны быть таблицы со всеми углами. Рассчитаете на коленке? 😀

          Карандаши известны гораздо поздней — и то свинцовые, как у Леонардо.
          А с графитом вообще детективная история. Тогда была одна графитовая шахта, и ее англичане открывали один раз в семь лет на пару месяцев, чтобы цены держать.

          • Vs

            Где-то читал, что раньше секстан использовали несколько иначе, не по солнцу, а по полярной звезде, смысл прост, порт выхода находится на одной широте, порт назначения на другой, и вот разница в градусах — это расстояние, градус не помню сколько морских миль. А вот как направление движения определять не совсем уверен, но там тоже или секстан или астролябия использовалась. А возможно что и то и другое одновременно.

            • kraz

              Да не, секстант даст широту достаточно точно. И по Солнцу и по звездам — ему без разницы (если таблицы для звезд составлены). Главное — чтобы погода была ясная, кроме звезды еще и горизонт надо увидеть.
              А вот для долготы Британское Адмиралтейство специально поощряло производство морских хронометров. А это такая штука, что на коленке не построишь.

              Астролябия в море крайне неудобна. Что там можно ей измерить на качающемся корабле я плохо понимаю.

  • Godofsloth

    Можешь написать рубрику о том как можно применить обычные вещи часы разобрать, зажигалку, от динамиков телефона магнит оторвать и так далее.

  • Nikotin

    Есть вопрос, наверное он подойдет к теме магниты. А может ли попаданец как то творчески с пользой для себя использовать энергию молнии? Для изготовления больших магнитов? или еще чего то что требует высоких энергий? Предполагается, что попаданец представляет как построить громоотвод-токоприемник.

    • dan14444

      Казнить врагов особо изощрённо, если только.

      • Hludens

        причем одноразово.. поскольку чтобы выдержать именно попадание молнии нужны тоководы в ногу толщиной.

        • dan14444

          да не, смотрим громоотводы… слишком короткий импульс.

          • 2:5080/205

            Громоотводы замечательно горят, если в него таки залепит. Фишка в другом — громоотвод ОТВОДИТ ГРОМ. Научно — дает коронный разряд, который без молнии снижает потенциал. Там, где громоотвод, молния не бьет почти никогда.
            Вообще дури у молнии очень-очень дофига, спецэффекты впечатляют.

            • dan14444

              Вот с этого момента поподробнее… Что-что он отводит?… В какие-такие громоотводы молния не бьёт?.. Франклин и Рихман в гробу переворачиваются! 🙂

              Коронный разряд, значит, потенциал сливает… Куда он его сливает? Корона до облака? 🙂
              Я понимаю, школьная физика нынче весьма альтернативная, но не настолько же! 🙁

              З.Ы. В принципе тоненький громоотвод тоже может работать — формируя канал вдоль испарившейся проволочки. Но ненадёжно это. Потому обычно ставят проволоку толщиной в палец и нормальное заземление. В плазму обычно девайс превратится не успевает :).

            • dan14444

              О, я нашёл откуда дровишки! В русскоязычной вики кто-то укурившийся отметился. Притом английская версия — нормальная! 🙂

  • Nikotin

    Ну а если без флуда, можно ли использовать молнию для создания крупногабаритного постоянного магнита?

    • kraz

      Теоретически — да.
      Но, во-первых, нужно иметь магнитотвердый материал для намагничивания, иначе толку нет.
      А во-вторых — сколько ждать молнию?
      Это можно всю жизнь под громоотводом просидеть…

  • dan14444

    и навить соленоид проводом с палец, и заизолировать витки зверски, и механически их зафиксировать… сомнительное занятие

    • kraz

      Да, вот с межвитковой изоляцией будет весело. Вплоть до «невозможно». Это придется керамику делать, наверное…

  • dan14444

    Ну зачем керамику… В бочёнке воском залить, слой за слоем… Сугубо изврата ради. 🙂

    • kraz

      Да, а после того, как молния гахнет в бочку и воск превратится в пар… Да, это будет яркое зрелище, тут о магните уже и вспоминать незачем… 😀

  • Nikotin

    трудности понятны, керамика— фигня замазал глиной, высохла— изоляция. Просто я пытаюсь мыслить скачкообразно, большие постоянные магниты позволяют построить простой и мощный электрогенератор от водянойЮ ветряной -ручной мельницы. Искуственное получение большого постоянного магнита требует сильного источника тока, который гальваникой не достичь, а электрогенератор, опять же требует постоянных магнитов. То есть для постройки мощного электрогенератора, самого простого типа, нам надо пару мощных магнитов, Намагничивание в катушке просто, но нужный источник тока невозможно достать, молния = халява, для попаданца, который понимает, что это такое, пара гроз за сезон, это норма. и главное не обязательно же строить вавилонскую башня, для результата, небольшой возвышающийся токоприемник, к которому примотан змей с мокрой бечевкой, почти сто процентный результат.

    • Nw

      Генератор на магнитах из обычного железа будет полным говном. При этом от обмоток мы все равно полностью не уйдем. Так смысл во всем этом тогда?

    • kraz

      Необожженная керамика фиговый изолятор. Будет тот же эффект, что и с воском. Красивый эффект.

      И непонятно почему не получить мощный магнит от гальваники? Катушку Румкорфа законодательно запретили или конденсаторы делать не судьба?

      • dan14444

        «А разгадка одна одна — безбла…» простота. В определённых условиях.

        Требуется толстая проволока, но недлинная. Т.е. кованная. И змей. Всё.

        Получившийся магнит, как уже писал, будет слабым, но большим. Нормально для первого, самого простого генератора.

      • Nikotin

        Потому, что если рядом нет интернета, а по физике было 3, то катушка кагото там ру, для меня пустой звук. Большинство помнят из школьного курса физики, что можно сделать вот такой простой генератор http://www.youtube.com/watch?v=hBy3woV8L-0
        к нему нужен только движитель, водяное или ветряное колесо.

  • dan14444

    Возможный вариант, наверно.
    Мощным получившийся магнит не будет-материал. Гальваникой можно такой же, но составной; плюс постоянные магниты проиграют электро…

    Но в совсем дикие времена, когда есть только железо — и для генератора-качалки (грубый большой магнит)… Может оказаться проще всего. Почему нет?..

    В принципе, если извращаться с молнией — можно и «дуговые» технологии в каменный век портировать. Карборунд там сделать, или карбид… Выход никакой, но халява-с и эксклюзив.

    Опять же, идеологический эффект :).

  • dan14444

    З.Ы. верёвку змея надо будет солить и как-то защищать от дождя; и чтобы на что-то надеятся нужны очень частые грозы и сообветствующий рельеф…

    • Nikotin

      не обязательно солить. судя по опытам франклина влажная веревка, это достаточно, чтобы молния с большей вероятностью пошла вдоль нее, до токоприемника.

  • dan14444

    Верёвка обеспечивает канал пониженного сопротивления, на котором формируется искровой канал. Чем ниже сопротивление первичного канала — тем больше шансов на искру именно там.

    У мокрой грязной верёвки — сопротивление ниже, чем у воздуха. У солёной верёвки — намного ниже. Она обеспечит замыкание с большей площади. Т.е. возрастает «эффективная длина».

    З.Ы. А вот если «удачливый» попаданец с леской решит воспользоваться таковой — его шансы резко упадут. Дождик её помоет, водичка почти дистиллированная, сопротивление — ну не 18 как в деионизованной, но мегаом 5-10 наверно будет…

  • dan14444

    Да, а в случае сухих гроз типа Аризонских, или чтобы захватить время «до дождя» — верёвку ещё и мочить придётся, и от высушивания защищать какой-нить дрянью :).

  • Nikotin

    ну солить так солить. 🙂 Главное успеть зацепить за токоприемник, до того, как шибанет 🙂

  • maverick

    если подключить батареи параллельно то ток будет чуть-чуть больше:
    (R1-сопротивление катушки -> 0, R2-сопротивление 1 элемента питания ~ десятки Ом, U-напряжение 1 элемента)
    I1=U/(R1+R2/10)
    а последовательно:
    I2=10*U/(R1+10*R2)
    но это хорошо только в теории…
    в реальности в разных элементах питания будет чуть-чуть разная медь и железо на электродах, чуть-чуть разный электролит, соответственно будет чуть разная ЭДС и батарея из параллельных элементов быстро разрядится сама через себя
    если кто сомневается — купите одинаковых _современных_ батареек и проведите эксперимент, параллельная батарея сдохнет уже через сутки без нагрузки, и это при том что они _одинаковые_

    • kraz

      Сделать магнит — это вам не гальванику осаждать сутками.
      Тут собрал цепь — за пять минут сделал десяток магнитов и опять разобрал.

      А вот с гальваникой да, там будет весело. Там придется от одной батареи, что долго.

      • maverick

        я про то что тем же количеством батарей соединённых ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО будет почти так-же быстро и главное однозначно надёжнее чем если их-же параллельно, ИМХО, предлагаю в статье «параллельно» заменить на «последовательно» 🙂

        • kraz

          Одно соединение увеличивает напряжение, а второе соединение — ток. Боюсь, нам потребуется и то и другое.

  • maverick

    можно сделать элементы с минимальным расстоянием между пластинами, кусочек тонкой кожи прокладывать, или как вольтов столб — бумажку, вполне можно получить сопротивление элементов меньше чем сопротивление катушки, тогда выгоднее последовательно — ток будет больше
    U/(R1+R2/10) = 10*U/(R1+10*R2)
    R1 + R2/10 = R1/10 + R2
    9/10*R1 = 8/10*R2
    R1/R2 = 8/9
    т.е. если сопротивление катушки будет больше чем 9/8 сопротивления 1 батареи и использовать 10 батарей то получим одинаковый ток но в реальности при последовательном соединении схема будет давать даже больший ток за счёт того что у элементов будет чуть разная ЭДС и при параллельном соединении будет сильно проседать ЭДС, параллельное соединение даёт больший ток в случае использования ИДЕАЛЬНОГО генератора напряжения коим даже современные батарейки не являются 🙂

  • Вильям Гильберт, «О магните, магнитных телах и большом магните — Земле». 1600 год:

    «Пусть кузнец выковывает из раскалённой железной массы костыль, весом две-три унции и длиной в 9 дюймов. Пусть он станет лицом на север, спиной на юг и оковывает раскалённую заготовку так, чтобы она раздавалась под ударами в северном направлении; и пусть, разогревая заготовку, раз или два, (если это потребуется для завершения работы), он будет располагать костыль на том же месте и в том же направлении на север. И, если он точно таким образом изготовит два, три железных костыля, нет пусть даже одну – четыре сотни, все костыли, будучи положенными при ковке в направлении на север и остывшие на том же самом месте, будут поворачиваться определённым концом на север (если, конечно, ими проткнуть куски пробки, опущенные на воду).»

    Примерно тогда же кто-то открыл, что закалённая углеродистая сталь намагничивается даже при холодной ковке, и это знание, естественно, приспособили к изготовлению магнитных стрелок компасов.
    Попаданцу никто не мешает использовать эффект Гильберта в местах где не водится магнитный железняк не дожидаясь изготовления соленоидов.

    • kraz

      Качество такого компаса будет ниже плинтуса, с тем же успехом можно применить метод «натирания» магнитным железняком, он будет поэффективнее. Собственно, именно это и происходило.

      • Зачем таким способом изготавливать компасы? Таким способом изготавливаются стержни для магнита, которым намагничивают стрелку компаса!

        • kraz

          Компас при электромагнитном намагничивании можно сделать из магнито-твердого материала. То есть компас будет качественный, долго не размагничивающийся.

  • AK64

    Берёшь гвоздь (немагнитный), ориентируешь его с севера на юг, и ….. несколькими средней силы ударами молотка намагничиваешь

  • lv333

    У меня вот вопрос по источникам электричества… Тут говорят о гальванике кто то собираться делать генераторы и даже обуздать молнию люди норовят. Но почему то никто не вспомнил о таком источнике тока как топливный элемент. Прошу до того как начать кидать тапками дочитать до конца =) Я имею ввиду не водородный ТЭ на платиновом катализаторе, а вполне себе повторяемым и реализуемым высокотемпературный угольный топливный элемент в цивилизации где есть железо, любое железо — сталь не обязательна. Остальное что потребуется древесный уголь + какое нибудь связующее, думаю древесную смолу можно приспособить. Еще потребуется щелочи КОН или еще лучше, но по моему труднее приготовить с нуля NaOH, так как у него ниже температура плавления. Как получить щелочи есть на данном ресурсе статьи не буду их повторять — в принципе ничего сложного почти в любом веке =) Дальше все просто: в идеале конечно железный тигель(хотя го можно заменить керамикой + железными стержнями) в котором находится расплав щелочи внутрь погружаем угольный стержень сделанный из порошка древесного угля + связующего. И во все это по керамической или железной трубке пробулькиваеться воздух. При помощи такой нехитрой конструкции, которая прекрасно масштабируется можно получать даже киловатты электроэнергии. Для лучшего понимания такой установки рекомендую к прочтению http://ecovillage.narod.ru/energy/jacques/coal_words.htm

    ЗЫ так что если вы думали что топливный элемент это жутко сложная и технологичная штука, после ознакомления с материалом я думаю вы поймете, что как источник электричества нет ничего проще топливных элементов =) Электро генераторы, да даже гальванический элемент если он не самый примитивный, сложнее сделать.

    • vashu1

      DCFC на форуме обсуждали, как раз эту ссылку приводили, в целом впечатление положительное. Лично я считаю это лучшим хаком для первых корабельных энергоустановок.

      • lv333

        Насколько я понял упор при обсуждении шел на то что для такого элемента необходимо серебро. Хотя их опытов того же Жако и более новых от энтузиастов железо работает точно так же как и серебро. И по сути расходник только уголь и по истечении Н-циклов еще и щелочь и за карбонизации и засорения продуктами реакции, хотя опять таки если удастся поднять температуру под 1000 градусов, то можно работать и на карбонатах. Просто в свете того что народ тут обсуждал, это по моему куда более реальный и надежный источник электричества…

  • Maxim

    Известны Гейслеровы сплавы — они позволяют получить электрогенератор до первого металлического железа. По ссылке можно ознакомится со свойствами самого эффективного сплава из этой серии.
    http://metal-archive.ru/marganec/1052-marganec-med-olovo.html

    • Maxim

      Сплав с формулой Cu2MnSn можно выплавить ещё в древности:
      1) Получаем цинк.
      2) Получаем обожжёную известь.
      3) Получаем гидроксид калия.
      4) Делаем цинк-медные щелочные батареи.
      5) Делаем свинцовые электроды.
      6) Делаем тонкую керамическую диафрагму.
      7) Проводим электролиз с диафрагмой и свинцовыми электродами раствора сульфата натрия — получаем раствор плюмбата натрия, двуокись свинца и серную кислоту.
      8) Получаем сульфат марганца.
      9) Проводим электролиз со свинцовыми электродами раствора сульфата марганца — получаем двуокись свинца и электролитический марганец (99,8%). Первой высадится примесь железа — она нам не нужна (ухудшает магнитные свойства сплава)
      10) Сплавляем марганец, олово и медь в весовых пропорциях 6:13:14 (в идеале если не будет выгорания) или 1:2:2 (при небольшом выгорании).
      Получится белый сплав с температурой плавления около +750, температурой кюри , который при закалке от температуры выше +630 даст магнитотвёрдый сплав с индукцией насыщения большей чем у никеля и достигающей 35% индукции насыщения чистого железа. Ковка и прокатка снижают магнитные свойства — так что только литьё.

  • letbur

    Хотел кое-что спросить. А имеет ли смысл намагничивать компас от статического электричества.
    Заряжаем конденсатор от электрофорной машины, затем разряжаем его через катушку. Разряжается за микросекунды, зато Ток можно получить гораздо больший, чем от батареек.

    • На мой взгляд, не имеет смысла.

      К конденсатору C подключаем катушку L и получаем LC-колебательный контур. Ну, еще сопротивление R можем учесть, что обеспечит постепенное затухание колебаний.

      Для того, чтобы намагнитить железяку, нужно приложить магнитное поле в одном направлении.

      А вот если хотим обеспечить прямо противовположное — полностью размагнитить какую-нибудь ранее намагниченную железяку, то в технике есть хорошо отработанный прием. К этой железяке нужно приложить знакопеременное магнитное поле постепенно убывающей амплитуды. Иными словами, именно то, что Вы предлагаете сделать :-)))

  • ПалычЯ

    «Хотел кое-что спросить. А имеет ли смысл намагничивать компас от статического электричества.
    Заряжаем конденсатор от электрофорной машины, затем разряжаем его через катушку. Разряжается за микросекунды, зато Ток можно получить гораздо больший, чем от батареек.»
    biglebowsky правильно заметил, что так можно только размагнитить.
    А вот намагнитить с помощью конденсатора возможно только если в цепь включить диод. Только вот в чем проблема: В средневековье можно легко и просто соорудить детектор, например галенитовый, а вот мощный диод на сотни а то и тысячи ампер… Если только попробовать поэкспериментировать с набором оксидированных медных шайб…. Сомневаюсь…

    • Добавляем резистор, чтобы коэффициент затухания был больше/равен единице и у нас будет по намагничивание.

      • Йож

        Это просто не нужно.

        Достаточно взять катушку с малым числом витков. Катушка же и будет сопротивлением, а добротность контура с малой индуктивностью и большой ёмкостью будет невелика сама по себе. В первом приближении — всё равно, что на резистор разряжать.

        Есть ещё один путь — менее тривиальный (это на случай, если намагничивать нужно настолько много, что расход механической энергии уже значим). Нужно сделать собственную частоту контура достаточно низкой и… сделать так, чтобы намагничиваемый предмет (или предметы) втягивался бы в катушку, расходуя энергию поля. В случае иголки это не так уж и сложно сделать.

        Наконец, всеми любимый банальный механический выпрямитель. Вполне работоспособен до частот порядка сотен Гц.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>