磁鐵通常被稱為“磁石”，它將許多鐵屑緊緊地吸引在壹起，就像壹位慈祥的母親吸引著她的孩子壹樣，所以人們稱之為“磁石”。磁鐵吸引鐵是因為每個磁鐵兩端的磁極不同，壹個叫正極，壹個叫負極。人類居住的地球也是壹塊巨大的天然磁鐵。地球的北極和南極也有不同的磁極。地球北極為負，地球南極為正。根據同性磁極相斥，異性磁極相吸的原理，取壹根可以自由旋轉的磁針。無論妳站在地球的哪個位置，它的正極永遠指向北方，負極永遠指引著妳。
戰國時期，人們利用磁鐵的特性，制作了壹種指示南北的工具——司南。但是，戰國時期的新浪是什麽樣子，無法考證。教科書插圖《中國歷史》“新浪”是根據中國歷史博物館的展品“漢代新浪模型”繪制的。這個模型是後人根據歷史記載和地下出土的漢代遺址實物制作的。遺址用青銅制作，內圓外圓，中央圓面打磨得非常光滑，保證勺體指示方向的準確性。中圓外圍依次排列八卦、天幹、地支、二十八宿，共二十四個方位。遺址中央的小勺子是用壹整塊天然磁鐵磨出來的，磁鐵的陽極磨成了新浪的長柄，勺頭底部是半球形，非常光滑。使用時，先將站點放平，再將新浪放在站點中間，用手移動勺柄使其旋轉。當司南停下來的時候，勺柄所指的方向是南方。這種勺子形狀的新浪壹直使用到八世紀。
到了宋代，勞動人民已經掌握了制作人造磁鐵的技術，還制作了導盲魚。圓規魚被切成魚形薄鋼板，長兩寸，寬五分。魚的腹部部分凹陷，這樣魚就能像船壹樣浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在壹起。由於磁鐵的吸引力，鋼板通過磁感應也具有磁性。這種人工磁轉移方式做出來的羅盤魚，比用新浪方便多了。只要有壹碗水，把羅盤魚放在水面上就能辨別方向。經過長期的改進，人們把鋼針在天然磁鐵上摩擦，鋼針也有了磁性。這種人工透磁的鋼針，可以說是正規的指南針。沈括在《孟茜筆談》中提到，他對指南針的使用做過四次實驗，即水浮法、懸掛法、釘法和碗唇法。“水浮漂”就是把指南針放在盛有水的碗裏，讓它浮在水面上指示方向。“掛縷法”是在磁針中間塗些蠟，上面粘壹根絲線，將絲線掛在木架上，針下放壹個標有方位的圓盤。指針靜止時，鋼針會指示南北。“釘法”是將鋼針放在指甲表面，輕輕轉動。因為指甲光滑，磁針也能像新浪壹樣起到導向作用。“碗唇法”就是把磁針放在碗的光滑邊緣，轉動磁針，會起到和釘法壹樣的導向作用。經過仔細觀察和實驗，沈括還發現磁針指示的方向不是正南正北，而是略偏西北和東南。這個發現科學上叫做磁偏角。
中國不僅是世界上第壹個發明指南針的國家，也是第壹個使用指南針導航的國家。11世紀末，指南針開始用於導航。北宋糜竺在《周萍柯譚》中說，當時船上的人辨認地理方向，晚上看星星，白天看太陽，陰天下雨時看羅盤。北宋駐朝鮮使節許婧也在《宣和出使朝鮮圖》中說:船隊起航時“夜望星辰，若暗則用導浮針”。可見當時從事航海的人已經普遍掌握了指南的科學知識。隨著指南針在航海中的廣泛應用，指南針本身也得到了改進。南宋時，磁針和方位器組裝成壹個整體，就是指南針。元代有人工導龜和豎針導魚。課本上的指南針插圖是現代使用的指南針示意圖。
指南針的發明和應用不僅使人們克服了航海時不易辨別方向的困難，而且促進了世界航海的發展和文化交流。南宋時期，壹些阿拉伯商人和波斯商人經常在中國漁船上進行貿易。他們學會了制作指南針，同時把這種方法傳播到了歐洲。直到12世紀末13世紀初，壹些阿拉伯和歐洲國家才開始使用指南針航行，比我國晚了壹百多年。