科技飞速发展，手机功能日益强大，已成为我们生活中不可或缺的工具。其中，手机指南针的功能，大家都很熟悉。它能让我们准确判断方向，但它究竟是怎么做到的呢？
传统指南针的奥秘
让我们探索一下传统指南针是如何“指南”的。地球的南北极与地磁的南北极位置相反。地磁的南极位于地理的北极附近，而地磁的北极位于地理的南极附近。传统指南针是一块小磁铁，它的北极会受到地磁南极的吸引，从而指向地理的北极。同理，指南针的南极指向地理的南极。本质上，指南针显示的是地磁场的方向。
手机电子罗盘：基于霍尔效应
如今，手机中内置的指南针，更准确地说是“电子罗盘”。这是一种基于霍尔效应的磁传感器。霍尔效应是一种电磁效应，当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子会偏转。
在电流和磁场垂直的方向上，会产生一个附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，即霍尔电势差。
电流方向、磁场方向和电场方向遵循左手定则。当手机知道电流方向和附加电场方向时，就能计算出磁场方向。
霍尔效应的强弱与导体在磁场中的方位有关。导体与磁场的夹角越大，霍尔效应越强。
由于手机的使用角度不限于与地面平行，还需要在三维空间中确定地球磁场的方向。为此，现在的手机电子罗盘基本都是三轴的，结合重力（加速度）传感器，在三维空间中测算磁场方向。
电子罗盘的必要性
有人可能会问，现在手机都有 GPS 定位功能，还需要“电子罗盘”吗？答案是显而易见的。在深山老林或高楼林立的地方，卫星信号会变弱，手机很可能失去 GPS 信号。但地球磁场无处不在。
如果处于静止或缓慢移动的状态，GPS 只能在特定位置显示我们在哪里，无法指示方向。打开导航地图，会发现你所在的位置是一个小圆点。而装有电子罗盘的手机圆点周围会显示箭头，可以随着手机的方位旋转。
“电子罗盘”并非可有可无的传感器，而是对 GPS 定位的重要补充。
电子罗盘的缺点和校正
电子罗盘虽然强大，但也有缺点：它容易受到周围磁场环境的影响。
有时，当你打开指南针后，会发现指针不停地旋转。这是因为手机周围的磁场环境过于复杂，导致混乱。需要进行手动校正，校正原理是通过其他传感器捕捉手机的运动，同时记录各方向的磁场数据。
具体操作非常简单，挥动手机几下即可解决磁场问题。
专家把关：
本文由北京邮电大学计算机科学与技术研究专业副教授张忠宝进行科学性把关。
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王绍绍、张希