Nous expliquons ce qu’est l’énergie magnétique, son histoire, ses avantages, ses inconvénients et d’autres caractéristiques. Aussi, comment cela fonctionne et des exemples.
Qu’est-ce que l’énergie magnétique ?
Le magnétisme est un phénomène associé à la force électromagnétique , l’une des forces élémentaires de l’ univers . Elle affecte plus ou moins tous les matériaux existants, mais ses effets se manifestent principalement dans certains métaux , comme le nickel , le fer, le cobalt et leurs différents alliages (appelés aimants ).
Cette force se manifeste sous la forme de champs magnétiques , capables de générer une attraction ou une répulsion entre les éléments en interaction, selon leurs polarités magnétiques : les pôles égaux se repoussent, les pôles opposés s’attirent.
L’énergie magnétique peut être comprise comme la capacité de la force magnétique à effectuer un travail mécanique , mais nous nous y référons également lorsque nous parlons de l’énergie stockée dans un élément conducteur ou un champ magnétique. Cette énergie est capable de rayonner dans l’espace , même en l’absence de support physique, par ce que l’on appelle un rayonnement électromagnétique.
Les champs magnétiques sont formés par le rayonnement magnétique. La lumière visible , par exemple, est constituée de champs électromagnétiques et n’occupe qu’une fraction du spectre électromagnétique . Selon les propriétés des ondes qui composent ce spectre, il s’agira par exemple de lumière visible, de rayonnement ultraviolet ou de rayonnement infrarouge.
De plus, le magnétisme est un phénomène aux innombrables applications exploitées par l’humanité contemporaine , notamment dans ses frontières avec l’électricité , comme dans le cas des moteurs, des supraconducteurs, des alternateurs, etc.
Voir aussi: Électromagnétisme
histoire de l’énergie magnétique
L’énergie magnétique a été découverte par les êtres humains dans les temps anciens . Des phénomènes magnétiques auraient été observés pour la première fois dans la Grèce antique , dans la ville de Magnesia del Meander, où le minéral magnétite était particulièrement abondant. C’est exactement de là que vient son nom.
Le premier spécialiste du magnétisme fut le philosophe grec Thalès de Milet (625-545 av. J.-C.). Cependant, dans la Chine ancienne, elle a également été étudiée en parallèle, comme en témoigne une mention de celle-ci dans le Livre du Maître de la Vallée du Diable du IVe siècle av. c.
Le magnétisme a été largement étudié au cours des siècles suivants, tant par les alchimistes , les naturalistes et les religieux, que par les explorateurs et les philosophes, notamment après l’invention de la boussole au XIIIe siècle. De plus, le champ magnétique terrestre a été découvert au Groenland en 1551 .
Il faudra cependant attendre le XIXe siècle pour que les fondements du magnétisme soient révélés scientifiquement, grâce aux progrès de la physique , de la chimie et de l’électricité. Un rôle indispensable y fut joué par Hans Christian Orsted, André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday et surtout James Clerk Maxwell, avec ses fameuses équations.
Comment fonctionne l’énergie magnétique ?
Le magnétisme est dû au mouvement de charges électriques dans des objets en interaction : si les charges présentes dans deux objets (par exemple deux fils de courant) se déplacent dans le même sens , les objets subissent une force d’attraction ; mais s’ils se déplacent dans des directions opposées, cette force est répulsive.
Autour des charges en mouvement, il y aura toujours un champ magnétique, généré précisément par le mouvement desdites charges. Si d’autres charges mobiles s’approchent de ce champ magnétique, elles interagiront avec lui. Il est essentiel que les charges soient en mouvement pour que les champs magnétiques, les forces ou l’énergie existent. Les charges au repos (calme) ne produisent pas de champs magnétiques ni de phénomènes magnétiques . Les aimants ont leur propre champ magnétique en raison du mouvement et de l’orientation particuliers des électrons dans les atomes .
L’énergie magnétique peut être produite par des électro-aimants , qui consistent en un fil électrique enroulé qui recouvre un matériau magnétique, tel que le fer. Il peut également être produit par magnétisation de matériaux sensibles, qu’ils soient temporaires (ceux dans lesquels le champ magnétique est externe et donc s’affaiblit et disparaît) ou permanents.
Caractéristiques de l’énergie magnétique
L’énergie magnétique a une intensité variable , en fonction des matériaux qui la produisent ou de l’intensité du courant électrique qui la génère. En raison de la direction du mouvement des électrons, les matériaux magnétiques ont toujours deux pôles : positif et négatif. C’est ce qu’on appelle un dipôle magnétique.
Bien que tout ce qui existe soit susceptible d’un certain degré de réponse magnétique (ce qu’on appelle la susceptibilité magnétique), en fonction de son degré de susceptibilité, on peut parler de :
- matériaux ferromagnétiques . Ils sont fortement magnétiques.
- matériaux diamagnétiques . Ils sont faiblement magnétiques.
- matériaux non magnétiques . Ils ont des propriétés magnétiques négligeables.
Avantages de l’énergie magnétique
L’énergie magnétique dans le monde contemporain est extrêmement avantageuse , car son stockage et sa production ont des applications très importantes pour la vie humaine, par exemple, dans les transports , la médecine ou l’ industrie de la production d’électricité .
De nombreux matériaux magnétiques contribuent à nous faciliter la vie , des aimants que nous collons sur le réfrigérateur, aux matériaux magnétiques à l’intérieur de nos ordinateurs et de l’alternateur de nos voitures, en passant par les transformateurs et toute une série de modulateurs d’électricité, qui utilisent des aimants pour le gérer.
D’autre part, les expériences avec ce type d’ énergie et les applications aux initiatives modernes deviennent chaque jour plus prometteuses. Ils pourraient nous rapprocher des sources d’énergie propres dans un avenir proche .
Inconvénients de l’énergie magnétique
Le côté faible de l’exploitation du magnétisme réside dans le fait que les matériaux naturellement magnétiques manquent de l’intensité du champ magnétique nécessaire pour déplacer des objets massifs ou pour transmettre indéfiniment leur énergie à d’autres systèmes . Pour cette raison, la chose habituelle lors de l’utilisation du magnétisme est l’utilisation de l’électroaimant, qui nécessite un apport constant d’ énergie électrique .
Exemples d’énergie magnétique
Quelques exemples d’énergie magnétique :
- La boussole . Son aiguille métallique s’aligne sur le champ magnétique terrestre pour pointer constamment vers le nord.
- transformateurs électriques . Ce sont d’énormes boîtes cylindriques qui se trouvent généralement sur des poteaux électriques et qui fonctionnent en interne grâce à la force de plusieurs aimants, pour moduler le flux de courant électrique et le rendre consommable dans nos maisons.
- Tomographes magnétiques . Ce sont des dispositifs médicaux utilisés pour envoyer et recevoir des ondes électromagnétiques à travers le corps, ce qui nous permet d’avoir une idée de la façon dont les choses sont à l’intérieur de nous sans avoir besoin d’opérer.
- Train Maglev . Ils sont en service dans de nombreux pays du premier monde et sont capables de rester dans les airs grâce à la poussée répulsive des électroaimants à leur base.
- Les aurores boréales . Bien qu’indirectement, ils témoignent de la puissance du champ magnétique terrestre, capable de repousser le vent solaire ( particules de plasma solaire éjectées dans l’espace). Les lumières que l’on peut voir dans les zones proches des pôles sont ces particules lorsqu’elles effleurent l’ atmosphère et se déplacent dans la direction du champ magnétique sans pénétrer vers la planète.
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