Le magnétisme est-il une énergie infinie ?

Bonjour,

Certains matériaux, notamment les matériaux dits ferromagnétiques, ont la propriété d’exercer une attraction sur d’autres corps, par exemple en fer. On dit que ces matériaux sont des aimants et qu’ils peuvent exercer une force ou interaction magnétique. Il s’agit d’une interaction à distance. Comme pour la force électrostatique et l’interaction gravitationnelle, cette interaction peut se modéliser par la présence d’un champ: ainsi, un aimant crée un champ magnétique dans l’espace qui l’environne et un objet placé dans un champ peut interagir avec cet aimant.  Exercices et méthodes d'électromagnétisme et électrostatique / Yves Granjon

 

Prenons l'exemple de la lévitation magnétique. Ce phénomène repose sur l'interaction entre deux champs magnétiques : un champ magnétique statique et un champ magnétique variable. Lorsque ces champs interagissent, ils génèrent une force capable de soulever un objet. Par exemple, un aimant peut attirer un objet vers le haut, tandis que la gravité (le champ gravitationnel de la Terre) le tire vers le bas. Si le champ magnétique est stable et constant, l'objet lévite.

Un champ magnétique est un espace dans lequel tout objet magnétique subira une force magnétique. Ce champ, bien que invisible, permet de calculer la direction et l'intensité de la force magnétique agissant sur un objet. Le "flux magnétique" désigne un ensemble de lignes de champ magnétique traversant une surface particulière.

Cependant, l'équilibre de la lévitation magnétique est très instable. Pour obtenir une stabilité, il est souvent nécessaire d'utiliser un électro-aimant. Un électro-aimant est constitué d'une bobine de fil parcourue par un courant électrique, ce qui permet de générer un champ magnétique variable en fonction de l'énergie fournie. L'intensité du champ magnétique doit être continuellement ajustée, nécessitant ainsi une alimentation électrique constante pour maintenir la lévitation.

Les trains Maglev, par exemple, utilisent des champs magnétiques pour léviter et atteindre de grandes vitesses. Ces systèmes fonctionnent grâce à la consommation d'énergie électrique, qui génère les champs magnétiques nécessaires.

Un exemple simple pour illustrer que les aimants ne produisent pas d'énergie : si vous tenez deux aimants, un dans chaque main, et que vous les rapprochez, vous utilisez de l'énergie (musculaire) pour les amener suffisamment près afin que leurs champs magnétiques interagissent et les attirent l'un vers l'autre. Cette attraction découle de la tendance naturelle des champs magnétiques à chercher l'alignement et à minimiser leur énergie potentielle. Les lignes de champ magnétique émises par le pôle nord d'un aimant s'orientent vers le pôle sud d'un autre aimant, créant ainsi une force attractive. Pour les séparer, il vous faudra à nouveau fournir de l'énergie. Ainsi, les aimants ne produisent pas d'énergie ; ils utilisent l'énergie fournie par une source extérieure, comme votre effort physique.  

En résumé, les aimants ne produisent pas d'énergie. Ils utilisent des champs magnétiques pour exercer des forces, mais l'énergie nécessaire pour maintenir et manipuler ces champs provient toujours d'une source externe.

Nous vous invitons à lire les ouvrages suivants qui vous apporterons plus de précisions sur le fonctionnement du magnétisme, de l’énergie potentielle et les principes physiques de l’électromagnétisme et l’électrostatique :

• Toute la physique à portée de main de Vincent Boqueho

• Mind Maps Physique : 10 cartes mentales analysées pour tout comprendre de la physique du Dr Ben Still

• Electromagnétisme et Electrostatique de Yves Granjon 

• Applications en électromagnétique : cous et problèmes résolus de Dominique Jacob

• Comment fonctionne un aimant ? - C'est pas sorcier (youtube.com)

• Épisode de la série « Déconfine ton cerveau » sur la chaîne YouTube du Palais de la découverte à propos du magnétisme 

Bonne découverte !