طرز کار قطب نما
عقربه قطب نما هنگام باز نمودن درب آن ، آزاد شده و حول محور خود می‌چرخد و سپس به علت نیروی مغناطیسی کره زمین همیشه در یک جهت معین که همان قطب شمال مغناطیسی است می‌استد و آن را به ما نشان می‌دهد. عقربه مذکور هیچگاه اشتباه نمی‌کند، مگر آنکه در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا کابلی قرار گرفته باشد. بنابراین ، هنگام استفاده از قطب نما بایستی مطمئن شویم که از اشیای انحراف دهنده آن ، بطور کلی دور است.

کاربردهای قطب نما
• به کمک قطب نما می‌توانیم گرای مغناطیسی کلیه امتدادهای مورد نظر را اندازه گرفته و با در دست داشتن گرای مغناطیسی یک امتداد ، جهت یابی بکنیم.
• در کشتیها و هواپیماها برای جهت یابی از آن استفاده می‌شود.
• در صنایع نظامی کاربرد وسیعی دارد از جمله دیده‌بانها در مناطق عملیاتی به کمک آن جهت یابی می‌کنند.
• در صنایع مخابرات ، کارهای پژوهشی و ساختمان قبله نماها بکار برده می‌شود.

قطب نمای پیشرفته
قطب نماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی بکار برده می‌شوند، مجهز به سلولهای شب نما می‌باشند که حتی در تاریکی شب عمل جهت نمایی را صورت دهند. این نوع قطب نماها در دوربینهای دو چشمی نظامی ، تانکها ، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز بکار می‌رود

. از قطب نماهای پیشرفته در اندازه گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی محل نیز استفاده می‌کنند که در نقشه خوانی ، پیاده سازی عملیات نظامی ، دیده بانی در مناطق جنگی و … نقش تعیین کننده دارند.

تعیین قطبهای آهنربا

نگاه اجمالی
یونانیان باستان بیش از ۲۵۰۰ سال پیش با پدیده آهنربایی آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می‌شود. ماده کانی مگنتیت Fe3O4 آهن را می‌رباید شناخت. همانگونه که می‌دانید ماده‌های دارای این ویژگی را آهنربا می‌نامند. چینیان باستان نیز با ویژگیهای مغناطیسی برخی از سنگهای آهنربا آشنایی داشتند و تکه‌هایی از سنگها را بصورت قطب نمای ساده در دریانوردی بکار می‌بردند.

در آهنربا (به هر شکلی که باشد) دو ناحیه وجود دارد که خاصیت آهنربایی در آن بیش از قسمتهای دیگر است. این ناحیه‌ها را قطبهای آهنربا می‌نامند. می‌دانید که عقربه مغناطیسی همواره در جهت معینی می‌ایستد، به گونه‌ای که یک قطب معین آن تقریبا به طرف شمال و قطب دیگر آن به طرف جنوب قرار می‌گیرد. قطبی را که بسوی شمال تمایل دارد قطب N و قطب جنوب گرا را قطب S می‌نامند.

 

مغناطیس یا آهنربا
اکسید آهن طبیعی ، کبالت ، نیکل این خاصیت را دارند که براده‌های آهن را به خود جذب می‌کنند، این خاصیت را خاصیت آهنربایی می‌نامند. برای اولین بار سنگ آهن طبیعی از محلی به نام ماگنزیا کشف شده است، به همین دلیل آهنربا را
مغناطیس می‌نامند.

قطبهای آهنربا
در هر آهنربا مکانهایی وجود دارد که در آنها اثر نیروی جاذبه مغناطیس بیش از جاهای دیگر است، این مکانها

را قطبهای آهنربا می‌گویند. هر گاه یک آهنربای تیغه‌ای را بوسیله نخی آویخته بطور آزاد رها کنیم، در سطح افقی چند نوسان انجام داده در راستای تقریبی شمال و جنوب زمین قرار می‌گیرد. در این وضعیت قطبی از آهنربا که بسوی شمال متوجه است قطب شمال یاب و قطب N ، قطبی که بسوی جنوب متوجه است قطب جنوب یاب یا قطب S نامیده می‌شود. قطبهای همنام به یکدیگر نزدیک شوند، بخوبی می‌توانید نیروی رانش بین قطبهای همنام را احساس کنید.

محور مغناطیسی و نصف النهار مغناطیسی
محور مغناطیسی خطی است که قطبین آهنربای آویخته شده را به یکدیگر متصل می‌کند. نصف النهار مغناطیسی صفحه فرضی قائمی است که از محور مغناطیسی آهنربای آویخته شده که در اثر آهنربایی زمین در راستای تقریبی شمال و جنوب زمین ایستاده است و از مرکز زمین می‌گذرد.
تشخیص قطبهای یک آهنربا

برای آنکه قطبهای یک آهنربا مشخص شود یکی از قطبهای آن را به قطب N آهنربای شناخته شده که آویزان است نزدیک می‌کنیم اگر همدیگر را دفع کردند این دو قطب همنام خواهند بود.
کاربرد تعیین قطبهای آهنربا
القای خاصیت مغناطیسی

وقتی که آهنربا در نزدیکی میخ قرار می‌گیرد. در میخ خاصیت مغناطیسی القاء می‌شود. اگر قطب N آهنربا را نزدیک به سر میخ بیاوریم، خاصیت آهنربا طوری القاء می‌شود که آن سر ، قطب S و سر دورتر قطب N شود. ربایش بین دو قطب غیر همنام (N در آهنربا و S در میخ) سبب ربوده شدن میخ به سمت آهنربا می‌شود. این پدیده را القای خاصیت مغناطیسی می‌نامند. با دور کردن آهنربای اصلی ، خاصیت آهنربایی القاء شده نیز از بین می‌رود. علاوه بر خاصیت آهنربایی که در اثر القاء در یک قطعه آهن ، نیکل یا کبالت ایجاد می‌شود. همواره بصورتی است که قطعه یاد شده جذب آهنربای اصلی می‌شود.

میدان مغناطیسی
در فضای اطراف یک آهنربا نیز خاصیتی وجود دارد که در اثر آن در قطعه‌های آهنی خاصیت آهنربایی القاء شود و بر قطبهای آهنرباهای دیگر نیرویی وارد می‌شود. برای مثال هر گاه یکی از قطبهای آهنربای میله‌ای را به یک عقربه مغناطیسی که در راستای تقریبی شمال و جنوب جغرافیایی بر روی پایه‌ای قرار دارد، نزدیک کنیم می‌بینیم که عقربه مغناطیسی می‌چرخد. در این وضع اگر آهنربا را دور کنیم عقربه دوباره در راستای تقریبی شمال وجنوب محل قرار می‌گیرد. این آزمایش وجود خاصیتی را در محیط اطراف یک آهنربا نشان می‌دهد، خاصیتی را که در اطراف آهنربا ایجاد می‌شود و به موجب آن به عقربه مغناطیسی نیرو وارد می‌شود، میدان مغناطیسی می‌نامند.

جهت میدان مغناطیسی
هنگامی که یک عقربه مغناطیسی را در میدان مغناطیسی یک آهنربا قرار می‌دهیم، عقربه می‌چرخد و در جهت معینی می‌ایستد. اگر آهنربا را در امتداد جدید قرار دهیم. عقربه مغناطیسی نیز خواهد چرخید و در جهت دیگری قرار خواهد گرفت. میدان مغناطیسی در هر نقطه بنا به تعریف هم راستای عقربه مغناطیسی است که در آن نقطه به حال تعادل در آمده باشد و سوی آن از S به N آن است. به این ترتیب می‌توانیم بگوییم: هنگامی که آهنربا در نزدیکی عقربه مغناطیسی قرار می‌گیرد، عقربه می‌چرخد تا در امتداد میدان مغناطیسی آهنربا قرار گیرد و قطب N آن سوی میدان مغناطیسی را نشان می‌دهد.

قطب‌نما

یک قطب‌نما.
قُطب‌نما وسیله‌ای برای تعیین جهت و جهت‌یابی. این وسیله با استفاده از میدان مغناطیسی زمین جهت قطب شمال را نشان می‌دهد که در حقیقت شمال مغناطیسی زمین است؛ که با شمال حقیقی مقداری فاصله دارد. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطب‌نماهای پیشرفته‌تری مانند قطب‌نمای ژیروسکوپی استفاده می‌شود.