Het kompas en andere magnetische innovaties

Een kompas is een van de meest gebruikte navigatie-instrumenten. We weten dat het altijd naar het noorden wijst, maar hoe? Het bevat een vrij opgehangen magnetisch element dat de richting van de horizontale component van het magnetische veld van de aarde op het observatiepunt weergeeft.

Het kompas wordt al vele eeuwen gebruikt om mensen te helpen navigeren. Hoewel het zich in hetzelfde deel van de publieke verbeelding bevindt als sextants en telescopen, is het eigenlijk al veel langer in gebruik dan de zeereizen die Noord-Amerika ontdekten. Het gebruik van magnetisme bij uitvindingen houdt daar echter niet op; het is te vinden in alles, van telecommunicatieapparatuur en motoren tot de voedselketen.

Magnetisme ontdekken

Duizenden jaren geleden werden grote afzettingen van magnetische oxiden gevonden in het district Magnesia in Klein-Azië; hun locatie leidde ertoe dat het mineraal de naam magnetiet kreeg (Fe₃O₄), met de bijnaam lodestone. In 1600 publiceerde William Gilbert 'De Magnete', een artikel over magnetisme dat het gebruik en de eigenschappen van magnetiet beschrijft.

Een ander belangrijk natuurlijk element voor magneten zijn ferrieten of magnetische oxiden, stenen die ijzer en andere metalen aantrekken.

Hoewel de machines die we met magneten maken, duidelijk uitvindingen zijn, zijn dit natuurlijke magneten en moeten ze niet als zodanig worden beschouwd.

Het eerste kompas

Het magnetische kompas is eigenlijk een oude Chinese uitvinding, waarschijnlijk voor het eerst gemaakt in China tijdens de Qin-dynastie (221-206 v.Chr.). Destijds gebruikten de Chinezen lodestones (die zich in noord-zuidrichting uitlijnen) om waarzeggers te bouwen. Uiteindelijk merkte iemand dat de lodestones beter waren in het wijzen op echte richtingen, wat leidde tot de creatie van de eerste kompassen.

De vroegste kompassen werden ontworpen op een vierkante plaat met markeringen voor de kardinale punten en de sterrenbeelden. De wijzende naald was een lepelvormig lodestone-apparaat met een handvat dat altijd naar het zuiden zou wijzen. Later werden gemagnetiseerde naalden gebruikt als richtingsaanwijzers in plaats van de lepelvormige lodestones. Deze verschenen in de achtste eeuw CE - opnieuw in China - en van 850 tot 1050.

Kompassen als navigatiehulpmiddelen

In de 11e eeuw werd het gebruik van kompassen als navigatieapparatuur op schepen gebruikelijk. De kompassen met gemagnetiseerde naald kunnen worden gebruikt als ze nat (in water), droog (op een puntige as) of opgehangen (op zijdedraad) zijn, waardoor ze waardevolle gereedschappen zijn. Ze werden vooral gebruikt door reizigers, zoals handelaren die naar het Midden-Oosten reisden, en vroege navigators die op zoek waren naar de magnetische Noordpool of poolster.

Het kompas leidt tot elektromagnetisme

In 1819 meldde Hans Christian Oersted dat wanneer een elektrische stroom in een draad werd aangebracht op een magnetische kompasnaald, de magneet werd beïnvloed. Dit wordt elektromagnetisme genoemd. In 1825 toonde de Britse uitvinder William Sturgeon de kracht van de elektromagneet door negen pond op te tillen met een stuk ijzer van 7 ounce omwikkeld met draden waardoor de stroom van een eencellige batterij werd gestuurd.

Dit apparaat legde de basis voor grootschalige elektronische communicatie, omdat het leidde tot de uitvinding van de telegraaf. Het resulteerde ook in de uitvinding van de elektromotor.

Koe Magneten

Het gebruik van magneten bleef zich ontwikkelen voorbij het eerste kompas. Amerikaans octrooi nr. 3.005.458, verleend aan Louis Paul Longo, is het eerste octrooi dat wordt verleend voor een zogenaamde "koe-magneet". Het doel was het voorkomen van hardwareziekte bij koeien. Als koeien schroot stukjes metaal, zoals spijkers, consumeren, kunnen vreemde voorwerpen inwendige schade aan hun spijsverteringskanaal veroorzaken tijdens het voeren. Koemagneten houden de metalen stukken beperkt tot de eerste maag van de koe, in plaats van naar de latere magen of darmen te reizen, waar de fragmenten de meeste schade kunnen veroorzaken.