BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
BỘ MÔN: HÀNG HẢI HỌC
KHOA: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN

BÀI GIẢNG
LA BÀN TỪ

TÊN HỌC PHẦN

: LA BÀN TỪ

MÃ HỌC PHẦN

: 11109

TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

DÙNG CHO SV NGÀNH : BẢO ĐẢM AN TOÀN HÀNG HẢI

HẢI PHÒNG - 2010

1


MỤC LỤC
STT

NỘI DUNG


11

1.5

Từ trường trái đất-độ lệch địa từ

14

1.6

Nguyên tắc làm việc của la bàn từ

18

Chương
Lý luận về độ lệch la bàn
2

20

2.1

Từ trường của tàu vcà độ lệch riêng la bàn

20

2.2

Phương trình Passon


3.1

Cấu tạo la bàn từ Liên xô

45

3.2

Cấu tạo la bàn từ Nhật

53

3.3

Kiểm tra la bàn từ

59

3.4

Đặt la bàn từ trên tau

64

3.5

Các thiêt bị khử la bàn

67

TRANG

4.1

Sự cần thiết phải khử độ lệch

89

4.2

Nguyên tắc khử độ lệch la bàn từ

89

4.3

Xác định đầu thanh nam châm khử độ lệch

90

4.4

Khử độ lệch bằng phương pháp Ery

91

4.5

Khử độ lệch cảm ứng



4.11

Khử độ lệch khi tàu thay đổi vĩ độ từ

108

4.12

Khử độ lệch tàu nghiêng

109

Chương Công tác hiệu chỉnh la bàn va phương pháp lập bảng độ lệch
5
còn lại.

112

5.1

Những trường hợp cần phải hiệu chỉnh la bàn.

112

5.2

Thứ tự khử các lực độ lệch.

112

Thực hành

Tự học

Bài tập lớn

Đồ án môn
học

45

30

15

0

0

0
3


Điều kiện tiên quyết:
- Sinh viên phải học qua các môn học:
+ Toán cao cấp,
+ Vật lý,
Mục tiêu của học phần:
Kết thúc học phần sinh viên biết kiểm tra số hiệu chỉnh la bàn, khử độ lệch la bàn và
xử lý hỏng hóc thông thường.


1.1.1. Khái niệm và nam châm
1.1.2. Tính chất nam châm
1.1.3. Sức từ, từ khối, mô men từ
1.1.4. Từ trường, cường độ từ trường, đường sức từ
1.2. Cường độ từ trường của nam châm thẳng

1,5

1.2.1. Cường độ từ trường tại một điểm trên đường
trung trực nam châm
1.2.2. Cường độ từ trường tại một điểm trên đường
trục từ
1.2.3. Cường độ từ trường tại một điểm bất kỳ
4


TÊN CHƯƠNG MỤC

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS

LT

BT

TH

KT


2.2. Phương trình Passon

2,0

2.2.1. Tác dụng địa từ trường đối ới la bnà
2.2.2. Tác dụng của sắt non đối với la bàn
2.2.3. Tác dụng của sắt già đối với la bàn
2.2.4. Phương trình Passon
2.3. Hệ số sắt non

1,5

2.3.1. Sắt non biểu thị hệ số a
2.3.2. Sắt non biểu thị hệ số b
2.3.3. Sắt non biểu thị hệ số c
2.3.4. Sắt non biểu thị nhiều hệ số
5


TÊN CHƯƠNG MỤC

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS

2.4. Các lực tác dụng đối với la bàn từ

LT

BT


3.2.1. Cấu tạo la bàn loại SAURA – KEIKY JAPAN
3.2.1. Cấu tạo la bàn loại OSAKA- JAPAN-TYPE
R165-NA
3.2.3. Cấu tạo la bàn loại TOKYO-JAPAN
3.2.4. Cấu tạo la bàn loại SC-100G JAPAN
3.2.5. Cấu tạo la bàn xuồng cứu sinh
6


TÊN CHƯƠNG MỤC

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS

LT

BT

TH

KT

3.3. Kiểm ra la bàn từ
3.3.1. Loại bọt khí trong chậu la bàn
3.3.2. Kiểm tra vị trí nằm ngang của mặt chậu
3.3.3. Kiểm tra tính ì mặt số
3.3.4. Kiểm tra vòng phương vị
3.3.5 Kiểm ta khung chậu la bàn
3.3.6. Kiểm tra các thiết bị khử độ lệch
3.4. Đặt la bàn từ trên tàu


PHÂN PHỐI SỐ TIẾT
TS

LT

BT

TH

KT

4.3.2. Phương pháp xác định
4.4. Khử độ lệch bằng phương pháp Ery

3

3

2,5

2

2

1

4.4.1. Khử độ lệch bán vòng B’λH
4.4.2. Khử độ lệch bán vòng C’λH
4.4.3. Khử độ lệch ¼ vòng D’λH


5

4

BT

TH

KT

4.12.2. Các bước tiến hành
Chương 5: Công tác hiệu chỉnh la bàn va phương
pháp lập bảng độ lệch còn lại.
5.1. Những trường hợp cần phải hiệu chỉnh la bàn.

1

0,5

5.1.1.Nguyên nhân gây độ lệch la bàn
5.1.2. các trường hợp cần hiệu chỉnh la bàn
5.2. Thứ tự khử các lực độ lệch.

0,5

5.2.1. Tàu đóng mới
5.2.2. Tàu cũ
5.3. Công tác hiệu chỉnh la bàn từ.


iu khin tu bin v c dựng ging dy cho sinh viờn.
Ngy phờ duyt: 9./8./2010
TM. Trng B mụn
ThS. Nguyn Thỏi Dng
LA BN T HNG HI
Chơng 1 : khái niệm cơ bản về từ trờng
1.1 Từ tính và nam châm
I. Khái niệm.
Bộ phận chính của la bàn từ là thành phần nhạy cảm. Thành phần nhạy cảm gồm các
thanh nam châm vĩnh cửu chúng kết cấu với nhau thành một hệ thống gọi là hệ thống kim
từ. Lực định hớng của thành phần nhạy cảm đợc phát sinh dới sự ảnh hởng của từ trờng trái
đất. Từ trờng của trái đất đợc hình thành do sự cấu tạo và hoạt động của lòng đất gồm
nhiều mỏ quặng , kim loại. Những loại quặng hút đợc mạt sắt gọi là sắt từ. Các loại khác
có tính chất nh vậy: nh sắt, thép và một số hợp kim có tính chất từ đợc chế tạo theo phơng
pháp nhân tạo. Những vật thể có từ tính nh vậygọi là nam châm. Vậy những vật thể hút đợc
sắt thép gọi là vật thể có từ tính. Sắt, thép mang từ tính gọi là nam châm.
Nam nam châm gồm hai loại:
- Nam châm tự nhiên
- Nam châm nhân tạo.
II.Tính chất của nam châm.
1/12
1/12
Giả sử đa một thanh sắt Fe2O3vào trong một từ
2l
trờng, sau một thời gian thích hợp đa thanh sắt ra
Trục từ
khỏi từ trờng, trong thanh sắt tồn tại một lợng từ d (+)N
S(- )
nNNN
))000)0)

khối:
F=

m1 m2
.
àd 2

m1 , m2 là khối lợng từ chứa ở hai cực của thanh nam châm .
d là khoảng cách giữa hai cực từ.
à : là hệ số dẫn từ phụ thuộc vào điều khiện môi trờng :
à = 1 : môi trờng trong chân không .
à < 1 : môi trờng phản từ lực tác dụng lớn hơn trong chân không .
à > 1 : môi trờng thuận từ lực tác dụng nhỏ hơn trong chân không .
IV. Từ trờng - Cờng độ từ trờng - Đờng sức từ .
1.Từ trờng
- Từ trờng của thanh nam châm là khoảng
không gian bao quanh nam châm mà ở đó có từ lực
tác dụng. Trên hình vẽ ta thấy từ trờng của một
thanh nam châm thẳng. Nếu trên tấm bìa các tông
đợc đặt trên một thanh nam châm, ta rắc trên đó
các mạt sắt đồng thời rung nhẹ cho các mạt sắt di
chuyển, thì dới tác dụng của từ trờng các mạt sắt đợc phân bố theo quy luật có dạng đờng cong. Đờng
cong đó gọi là đờng sức từ (hình 3) .

S

N

Hình 2



Đ1.2. Cờng độ từ trờng của nam châm thẳng .
Trong la bàn từ ngời ta sử thờng sử dụng các thanh nam châm thẳng, có tiết diện vuông
hoặc tròn. Những thanh nam châm nh vậy thì trục từ thờng trùng với trục hình học của nó.
Sau đây ngời ta nghiên cứu ba trờng hợp cờng độ từ trờng của thanh nam châm thẳng tác
dụng lên một điểm. Ba trờng hợp này thờng phổ biến trên tàu nh sau .
FN
B

H1
FS

d


O

(+)m

(- )m

2l
Hình 3

I. Xét cờng độ từ tại một điểm ở trên đờng
trung trực của thanh nam châm.
-Xét thanh nam châm thẳng NS có từ khối là
m .
Khoảng cách 2 cực là 2l. Xét điểm B trên đờng trung trực thanh NS có từ khối +1 đơn vị
Khoảng cách OB = d. giả thiết d>>l .

cos =

l
d2 + l2

H1 =

l
d2 + l2

(

2m
2ml
)=
=
2
d +l
(d 2 + l 2 ) 3

M

2

d 6 (1 +

l2 3
)
d2


Có đợc công thức trên chẳng qua ta đã triển khai thành phần (1 +
lấy hai số hạng đầu.
.

l 2 3 / 2
)
thành chuỗi và
d3

II. Cờng độ từ trờng của thanh nam châm tác dụng lên một điểm trên đờng trục từ

-Xét thanh nam châm thẳng NS có từ khối là m .
Khoảng cách 2 cực là 2l.
Từ khối điểm A +1 đơn vị.
Khoảng cách từ A đến trung
1/12
tâm thanh nam châm OA = d.
A
(+)N
Giả thiết d>>L.
S
F
N
F
d
-Xét cờng độ từ trờng tác
dụng lên điểm A là H2:
Ta gọi lực từ tác dụng Của
Hình 4
cực N la FN cực S là FS . Theo

H2 =
=m
.
(d 2 l 2 ) 2
l2
d 4 (1 2 ) 2
d
4mld
2M
H2 =
=
2
l
l2
d 4 (1 2 ) 2 d 3 (1 2 ) 2
d
d
2
2M
l
rất nhỏ cho nên ta có thể bỏ qua H 2 = 3 (Mô men từ).
2
d
d

Vậy véc tơ cờng độ từ trờng H2 có phơng trùng với phơng của trục dọc thanh nam châm,
chiều từ đầu N đi ra .
*Chú ý : Nếu điểm A ở gần thanh nam châm thì không đợc bỏ qua thành phần
đó ta tính theo công thức :
H2 =

chỉ lấy hai số hạng đầu.

III. Cờng độ từ trờng của thanh nam châm thẳng tác dụng lên một điểm nằm ở vị
trí bất kỳ.
-Xét thanh nam châm NS có từ khối m,
H
khoảng cách giữa hai cực là 2l. Xết điểm C ở vị
H1
H2
trí bất kỳ có từ khối +1đơn vị, gọi khoảng cách
OC = d , giả thiết d>>l. Giả sử thanh nam châm
d C
NS có mô men là M. Ta chiếu véc tơ M lên 2 hớng OC và hớng vuông góc với OCta đợc M1và
M2

M2 bằng cách đó ta thay thanh nam châm NS
(+)m
- (m)

N

M1
Hình 5

S

13


thành 2 thanh nam châm N'S' và N"S". Một thanh N'S' có điểm C nằm trên đờng trung trực.

d
M
M
H2V = ( 3 ) 2 .(1 cos 2 + 4 cos 2 ) H V = 3 1 + 3 cos 2 .
d
d

Đ1.3. Sự tác dụng lẫn nhau của hai thanh nam châm đặt trong từ trờng đều.
* La bàn từ đợc đặt trong từ trờng của trái đất.
Hd
Trong quá trình xét coi từ trờng của trái đất là đều, đH
ợc tiến hành sử dụng một thanh nam châm thẳng đặt
cố điịnh trong thân la bàn, và một kim nam châm đặt
+mH
trên chậu la bàn có khả năng quay quanh trọng tâm
A
N
của nó.
Để đơn giản ta biểu diễn thanh nam châm và kim
nam châm dới dạng s đồ hình 7 .
2l
Nếu kim nam châm NS có mô men là 2ml, đặt
S
trong từ trờng đều có cờng độ từ trờng H , thì chúng
chịu tác dụng của hai lực là +mH và -mH (hình 7).
-mH
Hình 6
Các lực +mH , -mH tạo với nhau thành một gẫu lực
với cách tay đòn là nA .
nA = 2lsin .



N
lên kim nam châm có thể tính đN
d-mH1
ợc là: mH1 và mH2 các lực
+mH
O
này tạo ra những ngẫu lực và đợc
O1
-mH1
tính theo công thức (4) là : S
S
-mH2
2lmH1cos(-) và 2lmH1sin(-)
-mH
Hình 7
.
Tính tất cả 3 mô men là quay
kim nam châm và tổng hợp lại ta có :
2lmHsin-2lmH1cos(-) - 2lmH2sin(-) = 0
Hay : Hsin-H1cos(-) - H2sin(-) = 0 . Thay giá trị H1 và H2 vào ta có điều kiện toán
học cân bằng của kim nam châm :
Hsin-

M
2M
cossin(-) = 0.(5)
3 sin d
d3

d

H2

O1

Biểu thức (6) dùng trong thực tiễn để xác
S
định thành phần nằm ngang của từ trờng trái
Hình 8
đất .
Để xác định H ta tiến hành nh sau : đặt một thanh nam châm thẳng có mô men từ M , ở
trong từ trờng trái đất H . Trên khoảng cách d đã biết đặt một kim nam châm ở vị trí GayLys-Sắc thứ nhất , đo góc lệch của kim nam châm theo công thức (6)ta tính đợc H .
Công thức (6) cũng đợc sử dụng để tính mô men từ của thanh nam
H
H
châm thẳng khi đã biết từ trờng H , khoảng cách d, góc lệch . Tính
1
2




mô men từ M từ công thức (6) : M = Hd 3tg .
+Vị trí Gay-Lys-Sắc thứ hai : Thanh nam châm đặt vuông góc với
từ trờng H hay trọng tâm kim nam tâm nằm trên đờng vuông góc với
trục thanh nam châm và đi qua trung điểm của thanh . Vị trí này tơng
ứng với vị trí nam châm khử độ lệch bán vòng (hình 9) . Trong trờng

hợp này = 90o , = 0 thay và voà biểu thức cân bằng của kim



O O1

HìnhO10 15
Hình 9
S 10

H2
S
S


H sin

M
M
cos = 0 H = 3 cot g = 0 (7) .
3
d
d

Công thức (7) dùng để xác định thành phần từ trờng của quả đất và mô men từ thanh
nam châm .
Đ1.4. Vật thể sắt từ - Phơng pháp luyện sắt từ thành nam châm .
I. Tính chất của vật thể sắt từ .
+Tất cả các chất tuỳ theo giá trị độ từ thẩm của chúng mà ng ời ta có thể chia ra thành
3 loại :
- Các chất phản từ , ứng với < 1.
- Các chất thuận từ , ứng với > 1.

O
Hình 9
châm vĩnh cửu .
10

3. Các chất phản từ : < 1đơn vị.
-Các chát phản từ có các nam châm phân tử
bị từ hoá theo hớng ngợc lại với từ trờng từ hóa,
nên khả năng từ hoá của nó nhỏ hơn một đơn
vị .
II. Đặc tính từ hoá của sắt từ .
- Cho một thỏi sắt từ vào trong lòng một ống
dây, và cho dòng điện chạy qua cuộn dây đó.
Ban đầu tăng dần cờng độ từ trờng H thì cảm

+B

a

b
-H

c
O

e
-B

Hình
11

2 . Sắt từ mềm.
+Sắt từ mềm là những vật liệu sắt từ có lực kháng từ nhỏ , hầu nh không có khả năng dữ
+Btừ nhỏ hơn 2 oe .
lại từ tính . Những vật liệu sắt từ đợc gọi là sắt từ mề khi lực kháng
Dới đây là lực kháng từ của một số vật liệu sắt từ :
Hợp kim Platin - Coban
40000C .
a
Hợp kim Platin - Sắt
150000C .
b
Hợp kim "Magnhit"
5500C .
-H
c
Hợp kim "Vickal"
5000C .
f
O
e
Thép Co-ban
2200C .
Thép Von - Fram
600C .
-B
Thép đóng tàu
80 C .
0
Sắt"Armko"
0,8 C .

cục bộ nảy sinh trong các giờ đầu tiên . Mặt khác ổn định từ tính còn có tác dụng làm cho
thanh nam châm ít nhạy cảm với các dao động cơ học và các từ trờng bên ngoài, nh thế
cũng có nghĩa là ổn định đợc mô men từ của thanh nam châm .
ổn định từ hay còn gọi là già từ đợc ngời ta thực hiện bằng cách đặt thanh nam châm
vào trong một cuộn dây có dòng điện xoay chiều chạy qua. Tần số dao động của dòng điện
đợc chọn tớng ứng với các pha dao động điện hoặc dao động cơ học trên tàu thờng tác
dụng vào la bàn . Sau khi cho dòng điện vào ngời ta dần dần giảm dòng điện về 0 .
Bằng cách ổn định nh vậy các thanh nam châm sẽ có khả năng ít nhạy cảm với các hiện
tợng va đập, rung động. Mô men từ của chúng giữ đợc cố định khi biên độ dao động nhiệt
tới 300C và khi cờng độ từ trờng ngoài thay đổi tới 20C ứng với nam châm Vonfram và
Crôm , tới 30C ứng với nam châm Coban - Crôm .
Các thanh nam châm vĩnh cửu thờng đợc bảo vệ trong hộp gỗ đặc biệt, các nam châm
để cách nhau không nhỏ hơn 5 Cm , tuỳ theo mô men từ lớn hay nhỏ. Các lực cùng tên để
khác phía trong hộp gỗ không nên dính các thanh nam châm với nhau, vì làm nh thế khi
tách chúng ra sẽ không đảm bảo đợc cố định từ tính theo thời gian. Để tránh hioện tợng rỉ
ngời ta thờng sơn cực bắc màu đỏ, cực nam màu xanh.. không nên để nam châm ở nơi có
nhiệt độ cao, nơi có từ trờng cờng độ lớn hơn 30C. Các thanh nam châm không đợc đặtn
gần các vật bằng sắt .
*Sắt từ mềm để khử độ lệch phần t, độ lệch cảm ứng ngời ta sử dụng sắt từ mềm. chúng
đợc chế tạo thành các thỏi có tiết diện tròn, quả cầu, hoặc các tấm hình chữ nhật. Các thỏi
và tấm đợc chế tạo bằng sắt non có lực kháng từ nhỏ hơn 1,5 0C còn quả cầu đợc chế tạo
bàng gang có lực kháng từ nhỏ hơn 3,5 0C. Để chống rỉ ngời ta có thể đem sơn màu xanh ,
đen.v.v...
Đ1.5. Từ trơng của trái đất độ lệch địa từ
I. khái niệm địa từ trờng.
Qua thí nghiệm, khi treo một
kim nam châm tự do trên bề mặt
của trái đất ở bất kỳ vị trí nào cũng
quan sát thấy một đầu kim nam
châm luôn định hớng. Từ thí

Trong năm vật lý địa cầu 1957-1958 các nhà khoa học đã nghiên cứu và thí nghiệm
dùng các máy móc đo từ tính, đo đợc các yếu tố từ trờng trên mặt đất. Trong thực tế thì từ
trờng của quả đất khá phức tạp, để đơn giản,cho phép ta coi từ trờng của quả đất nh một
nam châm khổng lồ,có cực nam(S)nằm ở gần địa cực bắc, cực bắc(N) của nam châm năm ở
gần địa cực nam của trái đất. Đờng đi qua hai cực từ gọi là trục từ Pm P'm (hình11), trục từ
nghiêng với trục trái đất một góc là 12 độ . Cực từ của nam châm hàng năm có thay đổi vị
trí . Ví dụ: khảo sát năm 1950 : cực bắc từ ( = 720N, =960W ) . Cực nam từ(( = 700S ,
=150020'E) từ Pm ở gần địa cực bắc có từ tính nam,và cực từ P'm ở gần địa cực nam có từ
tính bắc. Nên kim nam châm của la bàn luôn hớng về phía cực Pm. Thế nhng khi gọi tên ta
gọi cực Pm là cực bắc và cực P'm là cực nam tơng ứng với tên của cực địa lý:
-Theo lý thuyết sức từ đi vào ở cực nam Pm , từ trờng mang dấu dơng, đi ra ở cực bắc
P'm, từ trờng mang dấu âm .
II. Các phân lực địa từ và ảnh hởng của nó .
+ Xét điểm A bất kỳ trên bề mặt trái đất, chịu
Nt
tác dụng của cờng độ địa từ trờng ký hiệu là T.
Véc tơ cờng độ từ trờng ( T ) ở tại mỗi điểm luôn
tiếp tuyến với đờng sức từ. Nếu Tại điểm A ta treo
H
d
Hd
A
một kim nam châm thì trục
kim nam châm sẽ nằm


theo hớng của véc tơ ( T ) và lệch với mặt phẳng
nằm ngang một góc , góc gọi là độ từ nghiêng .
Nếu đầu bắc kim nam châm chúi xuống thì góc
T

0,4 oe) , Z = 0 chứng tỏ la bàn hoạt động ở vùng xích đạo , gần xích đạo khả năng định hớng tốt nhất . Khi vĩ độ càng tăng thì H càng giảm , ở cực thì = 900 H = 0 chứng tỏ la
bàn không có khả năng hoạt động .
- Phân lực Z không có tác dụng định hớng .
III. Độ lệch địa từ : ký hiệu d.
+ Do trái đất có từ trờng , lực địa từ tác dụng vào
Nt
Nd
Nd
khim nam châm la bàn làm kim la bàn không chỉ hớng bắc thật ký hiệu (Nt) mà chỉ sang một hhớng
khác gọi là bắc địa từ (N d), kinh tuyến đi qua gọi là
dW
dW(+) (+) N
kinh tuyến địa từ, khinh tuyến địa từ đợc chọn làm
mốc để tính hớng đi địa từ (Hd) và phơng vị địa từ
(Pd) vậy góc lệch giữa kinh tuyến địa từ và kinh
tuyến thật gọi là độ lệch địa từ d.
Nếu đầu bắc kim nam châm lệch về phía đông
(E) so với kinh tuyến thật thì d mang tên đông (E)
S
và lấy dấu (+). Nếu bắc kim nam châm lệch về phía
Hình 11
tây so với kinh tuyến thật d thì mang tên tây (W) lấy
dấu (-) .
ở những điểm khác nhau trên mặt đất, độ lệch địa từ có giá trị klhác nhau, nó có thể
biến thiên từ 00 đến 1800WE .
+ Giá trị và sự phân bố từ trng trên bề mặt trái đất đợc ngời ta biểu thị bằng các bản đồ
đặc biệt gọi là bản đồ từ. Các bản đồ này đợc xây dựng theo định kỳ vì từ trờng của trái đất
thay đổi theo thời gian . Ví dụ bản đồ từ xây dựng năm 1995 có nghĩa là các tài liệu sử
dụng đợc tính từ lúc 0h00m ngày 01/ 01/1995 theo kinh tuyến gốc. Trên bản đồ vùng đợc
vẽ các đờng đẳng trị. Mỗi đờng đẳng trị yếu tố từ trờng có một tên gọi riêng. Đờng đẳng trị

địa từ và lợng thay đổi hàng năm .
Ví dụ: Trên hải đồ Việt Nam có ghi: Tại khu vực biển Long Châu ĐLĐT : 0 055w - 1995
có nghĩa là độ lệch địa từ khảo5 sát năm 1995 là d = 0055w hàng năm không thay đổi .
Ví dụ : trên hải đồ Anh có chi : Tại khu vực biển Hồng Kông là : MagVar 2 005w-1990
(4'W) có nghĩa là độ lệch địa từ khảo sát năm 1990 là d = 2 005W , thay đổi theo hàng năm
4'W .

+ Từ trờng biến đổi thì độ lệch đị từ cũng biến đổi
0o
liên tục có tính chất đều đặn, nhng có nhừng ngày
chúng thay đổi đột biến cả về chu kỳ lẫn biên độ . Sự
thay đổi đột biến có cờng độ rất lớn, có thể xảy ra
o
w
mọi nơi trên trái đất, hay một vài địa phơng ngời ta
270o Mag Var 2 0 5 -1990(4w) 90o
gọi là bảo từ. Thời gian bảo từu có thể xảy ra từ hai
đén ba ngày đêm .
Trong nhừng năm gần đây nhờ có vệ tinh nhân
tạo của trái đất, ngời ta đã biết đơc nguon gốc của sự
180o
Hình 13
biến đổi từ trờng là do dòng cảm ứng xuất hiện ở
tầng cao của khí quyển tới vài nghìn kilômét. Nhừng dòng nh vậy chủ yếu là dòng các
phân tử mang điện từ mặt trời đến .
Nghiên cứu từ trờng trái dất ở nớc ta cha có cơ quan nào tiến hành một cách quy mô. ở
nớc ngoài đã có nhiều nhà bác học, nhiều cơ quan nghiên cứu nh: viên từ trờng trái đất,
viện nghiên cứu tầng điện li và sự lan truyền của sóng vô tuyến . vv.
Đ1.6. nguyên tắc làm việc của la bàn từ .
Nếu ta đã biết, thành phần nhạy cảm của la bàn là kim từ. Khi kim la bàn đợc treo tự do

Dới tác dụng của mômen quay P kim nam châm xoay về phía kinh tuyến từ. Xong do
có ma sát ở điểm đỡ cho nên kim sẽ ổn định trên hớng khác với kinh tuyến từ. Theo công
thức trên thì kim từ chỉ ôn định khi = 0 tức là sin = 0 , do vậy P = 0 .
Mô men P gọi là mômen quay của kim la bàn từ. Trong thực tế do điều kiện ổ đỡ thành
phần nhạy cảm cha lý tởng cho nên vẫn tồn tại một lực ma sát làm triệt tiêu bởi mômen
quay P . Tức là kim từ sẽ ổn định ở vị trí ng với một góc nhỏ, góc này gọi là góc i' ký
hiệu là .
Vật liệu ma sát triệt tiêu bởi lực P l à : Q
Q = M.H.sin
Với nhỏ nên có thể viết Q = MH . Hay =

Q
MH

La bàn nào càng có góc i' nhỏ thì la bàn ấy càng tốt .
+ Muốn giảm i' ta làm giảm lực ma sát Q ở điểm ổ đỡ đạt giá trị nhỏ nhất. Để đạt đợc
yêu vầu này ngời ta gắn kim từ vào đáy môt chiếc phao kín nớc bằng nhựa hoăc bằng đồng,
sau đó thả chúng vào dung dịch cồn và nớc cất. Toàn bộ thành phần nhạy cảm đợc đỡ trên
một kim trụ. Đỉnh kim trụ và ổ đỡ ngời ta gắn kim loại cứng. Với điều kiện hoạt động nh
trên lực ma sát đạt giá trị nhỏ nhất .
+ Mặt khác để giảm góc i' ta tăng mômen từ của kim nam châm, bằng cách ngời ta chế
tạo kim từ không phải là một thanh nam châm mà bằng mọt cặp hay nhiều căp thanh nam
châm đặt song song, cùng lực , cùng từ lực , đối xứng qua trọng tâm kim la bàn. Hệ thống
nam châm nh vậy sẽ đảm bảo mô men từ lớn nhất .
+ Giá trị mômen quay P của kim la bàn còn phụ thuộc vào vĩ độ. Khitàu ở xích đạo thi
H lớn nhất nên P cũng lớn nhất khi tàu về cực thi H = 0, nên mô men quay P nhỏ nhất và
có góc i lớn nhất, la bàn định hơng rất kém .
+ Góc i' của la bàn hiện đại cho phép 002 khi H = 0,05 0e ở nhiệt độ +150C .
Câu hỏi và bài tập chơng I:
1. Tính chất cuarthanh nam châm thanwge, ứng dụng của nam châm từ trong hàng hải?

Nt
Độ lệch riêng của la bàn là góc hợp NL
NL
Nd
NL
bởi phần bắc của kinh tuyến địa từ và phần
bắc của kinh tuyến la bàn :
L
E
Giá trị thay đổi từ 00đến 1800 về phía
w(-) (+)
N
đông ( E ) hoặc về phía tây ( W ) .
dE E
Nếu đầu bắc kim la bàn lệch về phía
đông so với kinh tuyến từ thì độ lệch mang
n
n
tên đông (E ) và lấy dấu ( + ). Nếu đầu bắc
kim la bàn lệch về phía tây so với kinh tuyên
từ
Hình 15
W
S
thì độ lệch mang tên tây ( ) và lấy dấu ( - )
.
Để tính hớng thật (HT ) phơng vị thật
(PT) từ hớng la bàn (HL) và phơng vị la bàn ( PL ) ta phải hiệu chỉnh một góc gọi là số
hiệu chỉnh la bàn ký hiệu L: ta có L = d + , L là tổng đại số giữa độ lệch địa từ d và
độ lệch riêng la bàn .

nghiên cứu và tìm ra phơng trình biểu thị lực tác dụng của địa từ trờng và từ trờng tàu đối
với la bàn. Phơng trình ấy đợc gọi là phơng trình Passon .
Phơng trình Passon đợc xây dựng trên hệ trục tạo độ vuông góc (hình 19). Gốc toạ
độ đợc đặt tại tâm điểm la bàn (n) ở trên tàu, đợc gọi là hệ trục toạ độ tàu. Trục x nằm
trùng trục dọc tàu, hớng về phía mũi mang dấu +x, hớng sau lái lấy dấu -x .
Trục y trùng với trục ngang tàu, hớng bên phải lấy dấu +y, bên trái lấy dấu -y .
Trục z trùng với trục thẳng đứng của tàu, hớng xuống phía dới lấy dấu +z, hớng phía lên
trên lấy đấu -z .
Giả thiết tâm điểm la bàn ở điểm (n) coi nh một đơn vị dơng từ khối, nằm trong từ
trờng đều của trái đất để phân tích lực tác dụng khi tàu ở vị trí thăng bằng .
II. Tác dụng của lực địa từ trờng đối với
la bàn .
x
+ Địa từ trờng có tác dụng trực tiếp và
Nd
gián tiếp đối với la bàn .
X
H
- Tác dụng trực tiếp là do phân lực nằm
(360 -Hd)
ngang H của địa từ trờng luôn tác dụng vào kim
Y
y
n
la bàn làm đầu bắc kim nam châm luôn chỉ

đúng hớng bắc N địa từ .
- Tác dụng gián tiếp là lực địa từ luôn từ
T
hoá sắt thép trên tàu tạo ra một từ trờng mới tác

H

-Y=H
+X

+Y

-Y

Nd

Nd

-X=H

-X

H

Hình 18a

Nd

Nd
H

+Y=H
-X

+Y

Hình 19a

Z

Hình 19b

Hình 19

+ Từ trờng biến đổi của tàu là do sắt non (sắt từ mềm) bị từ hoá bởi lực địa từ trờng. Sức
từ của nó tác dụng vào kim la bàn gây độ lệch . Độ lệch này thay đổi theo hớng đi Hd và
vĩ độ từ .
+ Từ trờng của trái đất là một từ trờng yếu nên kực tác dụng của sắt non sau khi bị từ
hoá, tác dung vào la bàn tỷ lệ thuận với lực địa từ .
+ Trạng thái và vị trí của sắt non trên tàu khá phức tạp, để đơn giản ngời ta chia sắt
non trên tàu thành 3 dạng : Sắt non dọc, sắt non ngang và sắt non thẳng đứng .
+ Các phân lực địa từ X , Y , Z chỉ từ hoá sắt non cùng chiều:
- Phân lực X chỉ từ hoá sắt non dọc .
- Phân lực Y chỉ từ hoá sắt non ngang .
x
- Phân lực Z chỉ từ hoá sắt non thẳng đứng .
+ Từ trờng của trái đất tại nơi đặt la bàn trên tàu
aX
đợc coi nh một từ trờng đều để xét các lực tác dụng .
1. Tác dụng của sắt non dọc đối với la bàn
Tất cả sắt non dọc trên àu sau khi bị phân lực
+X từ hoá. Lực tổng hợp tác dung vào la bàn là lX .
Phân tích lX trên 3 trục của tàu ta có :
aX là lực dọc sinh ra bởi sắt non dọc
dX là lực ngang sinh ra bởi sắt non dọc
gX là lực thẳng đứng sinh ra bởi sắt non dọc .