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指南針主要材料是磁石,原理是將一根磁針裝在軸上,磁針在天然地磁場的作用下,可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上,磁針的北極指向北磁極,利用這一效能可以辨別方向。
地球是一個大磁體。地球的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。地球表面的磁體,當可以自由轉動時,就會因磁體同性相斥、異性相吸的性質指示南北—這個道理,古人不夠明白;但這類現象,古人已經發現。
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