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AIMANTS

Ces objets étranges avec lesquels on aime s'amuser en étant enfants. Ou, ces aimants (stickers, magnets) que l'on colle sur le frigo dont certains affirment qu'ils seraient nocifs pour les aliments.

Anglais: Magnet

Fonctionnement

Pour comprendre le fonctionnement des aimants (aimants permanents), il faut aller voir du côté des électrons. Dans tout matériau, Les électrons tournent sur leur axe (spin). Certes d'une façon difficile à comprendre pour notre conception humaine. Par exemple, ils font deux tours avant de repasser par un point donné. Mais au bilan, ils tournent et produisent un champ magnétique. Comme certains tournent dans un sens et d'autres dans l'autre sens, la somme de ces mouvements produit un champ magnétique nul. Si les électrons sont disciplinés d'une manière ou d'une autre, tous les spins se positionnent dans le même sens. Un champ magnétique est créé. Le matériau est aimanté. Certains métaux sont propices à de ce phénomène: fer, nickel, cobalt … Un courant électrique qui parcourt ces matériaux est capable de produire ce phénomène: magnétiser ou démagnétiser à loisir un morceau de fer. Réciproquement, un aimant, peu engendrer un courant électrique dans un fil électrique. Pour obtenir une bonne efficacité, on utilise des bobines de fils de cuivre et on les fait tourner le plus vite possible par rapport à l'aimant. C'est de cette manière que fonctionnent les dynamos qu'elles soient celle d'un vélo ou celle d'une centrale électrique.

Découverte de l'électromagnétisme

1819, Hans Christian Oersted (Danemark): une aiguille aimantée (comme celle de la boussole) se met à osciller en présence d'un courant dans un fil électrique proche. L'aiguille se stabilise à angle droit par rapport au fil.

1820, André-Marie Ampère: deux fils parallèles, l'un est parcouru par du courant, l'autre, mobile, s'écarte ou se rapproche selon le sens du courant. Il en déduit que les charges sont en mouvement dans les fils; il y a un courant électrique. Il en donne l'intensité: i = q / t ainsi que la force: F = k.i₁.i₂.L/d (L est la longueur du fil et de la distance entre les deux fils). Ampère construit un aimant artificiel en enroulant le fil en cylindre (solénoïde). Pôle nord et pôle sud sont les extrémités du solénoïde.

Suite à cette découverte, on distinguera les phénomènes électrostatiques où les charges sont fixes, et les phénomènes électrodynamiques où les charges sont en mouvement.

1820, François Arago place une tige de fer au centre d'un solénoïde, laquelle s'aimante au passage d'un courant dans le solénoïde. Surprise avec de l'acier, la tige reste aimantée même sans courant. Avec du fer doux (pur), l'aimantation suit la présence du courant; avec du fer allié à du carbone même en faible proportion (acier), l'aimantation subsiste.

1831, Michel Faraday expérimente divers circuit, notamment deux bobines l'une à côté de l'autre; la première alimentée (pile) et la seconde où il tente de détecter un courant (galvanomètre). Rien ne se passe, sauf lorsqu'il ouvre ou ferme le circuit primaire. Il vient de découvrir l'induction électromagnétique. Il est possible de produire du magnétisme à partir du courant à condition que celui-ci varie. Une pile et ce magnétisme, nous ne sommes pas loin de l'invention du moteur électrique.

Voir Aimantation du fer / Invention de la pile

En bref

Les seuls matériaux magnétiques existants: fer, nickel et cobalt.

Un aimant chauffé perd ses propriétés: le champ magnétique est détruit.

Le champ magnétique autour de la Terre la protège des vents solaires. Il est pourtant 100 fois plus faible qu'un aimant de réfrigérateur.

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Voir	Sciences – Index Histoire des sciences
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