Le magnétisme est un aspect de la force électromagnétique combinée. Il se réfère à des phénomènes physiques résultant de la force causée par des aimants, des objets qui produisent des champs qui attirent ou repoussent d’autres objets.

Un champ magnétique exerce une force sur les particules dans le champ en raison de la force de Lorentz, selon le site HyperPhysics de L’Université D’État de Géorgie. Le mouvement des particules chargées électriquement donne lieu au magnétisme., La force agissant sur une particule électriquement chargée dans un champ magnétique dépend de l’ampleur de la charge, la vitesse de la particule, et la force du champ magnétique.

Tous les matériaux éprouvent du magnétisme, certains plus fortement que d’autres. Les aimants permanents, fabriqués à partir de matériaux tels que le fer, subissent les effets les plus forts, connus sous le nom de ferromagnétisme. À de rares exceptions près, c’est la seule forme de magnétisme assez forte pour être ressentie par les gens.

les opposés s’attirent

les champs magnétiques sont générés par la rotation des charges électriques, selon L’hyperphysique., Les électrons ont tous une propriété de moment angulaire, ou spin. La plupart des électrons ont tendance à former des paires dans lesquelles l’un d’eux « tourne vers le haut” et l’autre « tourne vers le bas”, conformément au principe D’Exclusion de Pauli, qui stipule que deux électrons ne peuvent pas occuper le même état d’énergie en même temps. Dans ce cas, leurs champs magnétiques sont dans des directions opposées, ils s’annulent donc. Cependant, certains atomes contiennent un ou plusieurs électrons non appariés dont le spin peut produire un champ magnétique directionnel., La direction de leur rotation détermine la direction du champ magnétique, selon le centre de ressources pour les essais Non destructifs (CND). Lorsqu’une majorité significative d’électrons non appariés sont alignés avec leurs spins dans la même direction, ils se combinent pour produire un champ magnétique suffisamment fort pour être ressenti à l’échelle macroscopique.

les sources de champ magnétique sont dipolaires, ayant un pôle magnétique nord et sud. Les pôles opposés (N et S) attirent, et comme les pôles (N et N, ou S et S) repoussent, selon Joseph Becker de L’Université D’État de San Jose., Cela crée un champ toroïdal, ou en forme de beignet, lorsque la direction du champ se propage vers l’extérieur à partir du pôle Nord et entre par le pôle Sud.

La Terre est un aimant géant. La planète tire son champ magnétique de la circulation des courants électriques dans le noyau métallique fondu, selon HyperPhysics. Une boussole pointe vers le nord parce que la petite aiguille magnétique qu’elle contient est suspendue afin qu’elle puisse tourner librement à l’intérieur de son boîtier pour s’aligner sur le champ magnétique de la planète., Paradoxalement, ce que nous appelons le pôle Nord magnétique est en fait un pôle magnétique Sud car il attire les pôles magnétiques nord des aiguilles de la boussole.

Ferromagnétisme

Si l’alignement des électrons non appariés persiste sans l’application d’un champ magnétique externe ou de courant électrique, il se produit un aimant permanent. Les aimants permanents sont le résultat du ferromagnétisme. Le préfixe « ferro » fait référence au fer parce que le magnétisme permanent a été observé pour la première fois dans une forme de minerai de fer naturel appelé magnétite, Fe3O4., Des morceaux de magnétite peuvent être trouvés dispersés sur ou près de la surface de la terre, et parfois, l’un sera magnétisé. Ces aimants naturels sont appelés lodestones. « Nous ne sommes toujours pas certains de leur origine, mais la plupart des scientifiques pensent que lodestone est de la magnétite qui a été frappée par la foudre”, selon L’Université de L’Arizona.

Les gens ont rapidement appris qu’ils pouvaient magnétiser une aiguille de fer en la caressant avec une pierre lodestone, ce qui a entraîné une majorité des électrons non appariés dans l’aiguille à s’aligner dans une direction. Selon la NASA, autour de AD., 1000, Les Chinois ont découvert qu’un aimant flottant dans un bol d’eau s’alignait toujours dans le sens nord-sud. Le compas magnétique est ainsi devenu une aide précieuse à la navigation, en particulier le jour et la nuit lorsque les étoiles étaient cachées par les nuages.

d’Autres métaux en dehors de fer ont été trouvés à avoir des propriétés ferromagnétiques. Ceux-ci incluent le nickel, le cobalt et certains métaux des terres rares tels que le samarium ou le néodyme qui sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents super puissants.,

autres formes de magnétisme

Le magnétisme prend de nombreuses autres formes, mais à l’exception du ferromagnétisme, ils sont généralement trop faibles pour être observés sauf par des instruments de laboratoire sensibles ou à très basse température. Le diamagnétisme a été découvert pour la première fois en 1778 par Anton Brugnams, qui utilisait des aimants permanents dans sa recherche de matériaux contenant du fer., Selon Gerald Küstler, un chercheur et inventeur allemand indépendant largement publié, dans son article, « lévitation diamagnétique — jalons historiques”, publié dans le Romanian Journal of Technical Sciences, Brugnams a observé: « seul le bismuth sombre et presque violet présentait un phénomène particulier dans l’étude; car lorsque j’en posais un morceau sur une feuille de papier ronde flottant au-dessus de l’eau, il était repoussé par les deux pôles de l’aimant., »

le Bismuth a été déterminé comme ayant le diamagnétisme le plus fort de tous les éléments, mais comme Michael Faraday l’a découvert en 1845, c’est une propriété de toute matière à être repoussée par un champ magnétique.

Le diamagnétisme est causé par le mouvement orbital des électrons créant de minuscules boucles de courant, qui produisent de faibles champs magnétiques, selon L’hyperphysique. Quand un champ magnétique externe est appliquée à un matériau, ces boucles de courant ont tendance à s’aligner de manière à s’opposer au champ appliqué., Cela provoque tous les matériaux à repousser par un aimant permanent; cependant, la force résultante est généralement trop faible pour être perceptible. Il existe cependant quelques exceptions notables.

le carbone pyrolytique, une substance similaire au graphite, présente un diamagnétisme encore plus fort que le bismuth, bien que seulement le long d’un axe, et peut en fait être lévité au-dessus d’un aimant de terres rares super puissant. Certains matériaux supraconducteurs montrent un diamagnétisme encore plus fort en dessous de leur température critique et des aimants de terres rares peuvent donc être lévités au-dessus d’eux., (En théorie, en raison de leur répulsion mutuelle, l’un peut être lévité au-dessus de l’autre.)

Paramagnetism se produit lorsqu’un matériau devient magnétique temporairement lorsqu’il est placé dans un champ magnétique et revient à son état non magnétique dès que le champ externe est supprimé. Lorsqu’un champ magnétique est appliqué, certains spins électroniques non appariés s’alignent sur le champ et submergent la force opposée produite par le diamagnétisme. Cependant, L’effet n’est perceptible qu’à très basse température, selon Daniel Marsh, professeur de physique à la Missouri Southern State University.,

d’autres formes plus complexes comprennent l’antiferromagnétisme, dans lequel les champs magnétiques des atomes ou des molécules s’alignent les uns à côté des autres; et le comportement du verre de spin, qui implique à la fois des interactions ferromagnétiques et antiferromagnétiques. De plus, le ferrimagnétisme peut être considéré comme une combinaison de ferromagnétisme et d’antiferromagnétisme en raison de nombreuses similitudes partagées entre eux, mais il a toujours sa propre unicité, selon L’Université de Californie, Davis.

l’Électromagnétisme

Quand un fil est déplacé dans un champ magnétique, le champ induit un courant dans le fil., Inversement, un champ magnétique est produit par une charge électrique en mouvement. Ceci est conforme à la loi D’Induction de Faraday, qui est la base des électroaimants, des moteurs électriques et des générateurs. Une charge se déplaçant en ligne droite, comme à travers un fil droit, génère un champ magnétique qui s’enroule autour du fil. Lorsque ce fil est formé en boucle, le champ devient une forme de beignet, ou un tore. Selon le Magnetic Recording Handbook (Springer, 1998) de Marvin Cameras, ce champ magnétique peut être grandement amélioré en plaçant un noyau métallique ferromagnétique à l’intérieur de la bobine.,

Dans certaines applications, le courant continu est utilisé pour produire un champ constant dans une direction qui peut être allumé et éteint avec le courant. Ce champ peut alors dévier un levier de fer mobile provoquant un clic audible. C’est la base du télégraphe, inventé dans les années 1830 par Samuel F. B. Morse, qui permettait la communication à longue distance sur des fils en utilisant un code binaire basé sur des impulsions de longue et courte durée. Les impulsions étaient envoyées par des opérateurs qualifiés qui allumaient et éteignaient rapidement le courant à l’aide d’un interrupteur à contact momentané à ressort ou d’une clé., Un autre opérateur à l’extrémité de réception traduirait alors les clics audibles en Lettres et en mots.

Une bobine autour d’un aimant peut également être fait de se déplacer dans un modèle de fréquence et d’amplitude pour induire un courant dans une bobine. C’est la base d’un certain nombre d’appareils, notamment le microphone. Le son provoque un diaphragme à se déplacer dans une sortie avec les ondes de pression variables. Si le diaphragme est connecté à une bobine magnétique mobile autour d’un noyau magnétique, il produira un courant variable analogue aux ondes sonores incidentes., Ce signal électrique peut alors être amplifié, enregistré ou transmis à volonté. De minuscules aimants de terres rares super puissants sont maintenant utilisés pour fabriquer des microphones miniaturisés pour les téléphones portables, a déclaré Marsh à Live Science.

lorsque ce signal électrique modulé est appliqué à une bobine, il produit un champ magnétique oscillant, ce qui fait que la bobine entre et sort sur un noyau magnétique dans le même schéma. La bobine est ensuite fixée à un cône de haut-parleur mobile afin de pouvoir reproduire les ondes sonores audibles dans l’air., La première application pratique pour le microphone et le haut-parleur a été le téléphone, breveté par Alexander Graham Bell en 1876. Bien que cette technologie ait été améliorée et affinée, elle reste la base de l’enregistrement et de la reproduction du son.

Les applications des électroaimants sont presque innombrables. La loi d’Induction de Faraday constitue la base de nombreux aspects de notre société moderne, y compris non seulement les moteurs et les générateurs électriques, mais aussi les électroaimants de toutes tailles., Le même principe est utilisé par une grue géante pour soulever indésirable voitures à la ferraille est également utilisé pour aligner microscopique des particules magnétiques sur un disque dur pour stocker des données binaires, et de nouvelles applications sont développées chaque jour.

le Personnel de l’Écrivain Tanya Lewis a contribué à ce rapport.

ressources supplémentaires

• Le National High Magnetic Field Laboratory est le laboratoire d’aimants le plus grand et le plus puissant au monde. Les chercheurs utilisent les installations gratuitement pour étudier les matériaux, l’énergie et la vie.,
• L’expérience de formation en physique des plasmas sur Internet & a un module interactif sur les concepts de base impliqués dans L’électricité et le magnétisme.
• Le Goddard Space Flight Center de la NASA présente ces leçons sur « L’histoire ancienne de L’électricité et du magnétisme » et « L’Exploration de la magnétosphère terrestre. »