Nous vous expliquons ce qu’est un aimant, quelles sont ses caractéristiques et comment il fonctionne. En outre, sa classification, son champ magnétique et ses applications.
Qu’est-ce qu’un aimant ?
Un aimant est connu comme un corps en tout matériau capable de produire un champ magnétique et de s’attirer vers lui-même ou d’être attiré vers un autre aimant ou vers tout autre corps en fer, cobalt ou autres métaux ferromagnétiques . C’est un matériau aux propriétés ferromagnétiques naturelles ou artificielles, qui génère un champ magnétique continu.
Les aimants sont parmi les premières manifestations du magnétisme découvertes par l’homme , connues depuis l’Antiquité classique mais comprises seulement au 19ème siècle , quand on a appris que la plupart des éléments et composés connus démontraient un certain niveau de magnétisme.
Voir aussi: Électrostatique
Caractéristiques d’un aimant
Les aimants sont des corps qui génèrent autour d’eux un champ magnétique orienté selon deux pôles : négatif (Sud) et positif (Nord) . Ces pôles attirent leurs opposés (positif-négatif) mais repoussent leurs égaux (positif-positif ou négatif-négatif). La ligne qui joint les deux pôles s’appelle l’axe magnétique.
Les propriétés magnétiques des aimants restent intactes sauf si des forces magnétiques opposées leur sont appliquées, si leur température est augmentée (au-dessus de la Température de Curie ou du Point de Curie, qui varie selon l’élément), ou s’ils sont soumis à des chocs forts ou hauts. En revanche, ces propriétés peuvent être temporairement transférées à un matériau sensible , par contact (aimantation).
Comment fonctionnent les aimants ?
Le magnétisme des aimants est le produit d’un arrangement particulier d’électrons ( particules subatomiques chargées négativement ) qui composent la matière. Ceux-ci ont une rotation intrinsèque autour de leur propre axe, appelée spin. Les charges en mouvement génèrent des champs magnétiques. Par conséquent, les électrons en rotation, c’est-à-dire les charges en mouvement , génèrent également un champ magnétique. L’introduction d’ énergie dans la matière (par exemple l’application d’un magnétisme intense de type opposé ou de chaleur qui élève beaucoup la température) détruit le magnétisme, car il altère le délicat équilibre des électrons .
Dans le cas des aimants induits (substances magnétisées) l’effet est similaire : lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique par contact, leurs électrons s’ordonnent dans le même sens et reproduisent le champ magnétique pendant un certain temps.
types d’aimants
Il existe trois types d’aimants, classés selon leur nature dans :
- aimants naturels Généralement composés de mélanges de magnétite (ferrofélite ou morpholite, composée d’oxydes de fer) et d’autres minéraux terrestres, ils possèdent naturellement des propriétés magnétiques. Les principaux gisements de magnétite se trouvent en Suède (Falun, province de Dalécarlie), en Norvège (Arendal), en France (Plestin-les-Gréves, Bretagne) et au Portugal (Sao Bartolomé, Nazaré).
- Aimants artificiels permanents. Matériaux sensibles au magnétisme qui, après avoir été frottés avec de la magnétite, reproduisent leurs propriétés ferromagnétiques pendant une longue période jusqu’à les perdre.
- Aimants artificiels temporaires. Matériaux magnétiquement sensibles qui, après avoir été frottés avec de la magnétite, reproduisent leurs propriétés ferromagnétiques, seulement pendant une très courte période de temps.
- Électroaimants . Ce sont des bobines de fil qui sont enroulées autour d’un noyau magnétique constitué d’un matériau ferromagnétique tel que le fer. L’électricité circule à travers les bobines , générant un champ électrique et magnétique autour d’elles. Le noyau magnétique en fer concentre le flux magnétique et crée un aimant plus puissant. Ce phénomène ne dure que tant que l’électricité circule.
champ magnétique d’un aimant
Un champ magnétique est la région de l’espace autour d’un aimant dans laquelle ses forces magnétiques se manifestent et agissent, interagissant (attirant ou repoussant) des objets ferromagnétiques, des courants électriques et d’autres aimants qui se trouvent dans le champ.
Il est généralement représenté par des lignes de force , qui sont des flèches courbes indiquant la direction vectorielle de la force magnétique du champ. La forme et la direction de ces lignes dépendront de la forme de l’aimant, et elles ont leur plus grande intensité dans la région des pôles.
Notre planète Terre a un champ magnétique similaire à celui des aimants , puisque son noyau de fer agit comme une grande masse de particules chargées en mouvement. Pour cette raison, les aiguilles de la boussole sont alignées avec le pôle nord. Ce champ magnétique terrestre nous protège également des émissions électromagnétiques solaires, appelées « vent solaire ».
Applications d’aimant
Les aimants ont joué divers rôles dans notre civilisation depuis l’Antiquité et sont aujourd’hui un élément indispensable de l’ électronique et de l’électricité. Certaines de ses applications les plus connues sont :
- Fabrication de bandes magnétiques. Dans l’industrie électronique et informatique , le magnétisme permet le stockage d’ informations grâce à des oxydes de fer dont les particules, susceptibles d’être ordonnées par le champ magnétique, peuvent être lues avec le code binaire .
- Transformateurs électriques. À l’aide de bobines et d’électroaimants, le courant électrique peut être modulé pour modifier rapidement les champs électromagnétiques. Ce principe est fondamental dans la transmission électrique moderne et s’applique également aux radios, haut-parleurs et autres appareils.
- Moteurs à courant alternatif. Ces moteurs sont un type d’électroaimant, car des aimants rotatifs déplacent les rotors avec leurs champs magnétiques.
- Suspension magnétique. De grands aimants puissants sont utilisés dans la suspension magnétique des trains et autres véhicules, ainsi que dans les grues magnétiques industrielles.
- utilisation artisanale. Les aimants sont généralement attachés à divers objets artisanaux ou souvenirs touristiques à vendre, en partant du principe que lorsque les touristes rentreront chez eux, ils les placeront sur la surface métallique de leur réfrigérateur.
