[ARCHIVÉ] Comment fonctionne un aimant ?

Depuis l’antiquité, les hommes ont connu les caractéristiques particulières de la roche de magnétite, en effet, cette pierre attire mystérieusement les objets métalliques contenant du fer.
Cette caractéristique est restée longtemps sans explication mais grâce à la découverte de la boussole et de l’existence d’une relation entre le champ magnétique et le champ électrique a permis d’aborder ce problème et d’expliquer comment un aimant fonctionne.

Qu'est-ce qu'un aimant ?

La magnétite est un matériau ferromagnétique, capable d’attirer vers lui tout matériau contenant du fer, du cobalt ou du nickel. Un aimant ayant comme caractéristique la présence d’un champ magnétique autour de lui possède un pôle Nord et un pôle Sud.

L’expérience montre que lorsque que deux aimants se présentent du côté de la même polarité, ils se repoussent tandis que lorsque que les polarités sont différentes, les deux aimants s’attirent.

Comment fabriquer un aimant ?

La fabrication d’un aimant nécessite l’utilisation d’un matériau ferromagnétique en présence d’un champ magnétique extérieur puissant. Sans ce champ magnétique puissant, les atomes du matériau ferromagnétique sont disposés sous forme de toutes petites unités de domaines (ensemble d’atome). Ils sont donc orientés dans toutes les directions et n’ont pas d’action magnétique très importante (quasi nulle).
Lorsque les domaines sont placés dans un champ magnétique extérieur puissant, ils s’ordonnent petit à petit et s’orientent progressivement suivant la direction du champ imposé. Les effets respectifs de tous les domaines s’ajoutent donc, le matériau devient un aimant.

Les types d'aimants 

Il en existe différents, en voici les trois principaux :

• Aimant permanent : Ses caractéristiques magnétiques sont importantes et sont peu perturbable au fil du temps même pour de longue durée, il fonctionne également lorsque le champ extérieur disparaît. Il peut être fabriqué grâce à des alliages comme l’Alnico (Al pour Aluminium, Ni pour Nickel et Co pour Cobalt) ou les Ferrites (Oxyde de fer, Nickel, Cobalt), cela donne des aimants puissants.

• Aimant temporaire :  Il perd ses caractéristiques magnétiques progressivement ou subitement après la disparition du champ magnétique extérieur, il se fabrique par exemple avec le fer doux ou d’autre alliages de fer.

• Électroaimant : C'est un aimant très puissant fonctionnant avec la présence d’une source d’énergie électrique, un noyau métallique est placé dans une bobine (enroulements de fils de cuivre) parcourue par un courant électrique important et variable.

  L’effet électromagnétique de ses aimants disparaissent aussitôt l’interruption du courant qui lui a donné naissance.

Domaines d'application des aimants :

Les domaines sont nombreux :

• Informatique : mémoires d'ordinateurs ou support de stockage de données

• Électricité : moteurs électriques, haut-parleurs et microphones

• Médecine : scanners comme l'IRM (imagerie par résonance magnétique)

• Industrie ferroviaire : trains à lévitation magnétique ayant une suspension magnétique grâce à des aimants sur les rails (aucun frottement donc)

• Magnétothérapie : traitement de troubles ou de douleurs par des champs magnétiques variables ayant des fréquences de fonctionnement très spécifiques