Science

Réponse du département Sciences et Techniques

Les aimants

Il existe dans la nature des minéraux, comme la magnétite, qui ont la propriété d'attirer de façon sensible les objets en fer, et avec moins d'intensité, ceux en nickel ou cobalt. La physique de ce phénomène n'est pourtant comprise que depuis quelques dizaines d'années.


Quel est le principe d'un aimant ?

Les électrons tournoyant dans les atomes ne créent pas que de l'électricité ; ils sont aussi la cause d'un phénomène mystérieux : le magnétisme.

Dès qu'un électron bouge, il crée un champ magnétique autour de lui. Tous les atomes contiennent des électrons, et sont donc tous magnétiques. Généralement dans la matière, ces aimants atomiques sont désordonnés et s'annulent. Cependant, dans certains matériaux, comme le fer, ces champs magnétiques peuvent s'aligner. L'ensemble de la pièce de fer se comporte alors comme un aimant.
Un aimant est entouré d'un champ de force. Il est invisible, mais on peut le visualiser en dispersant de la limaille de fer sur une feuille de papier puis en y posant un aimant. La limaille de fer se déplace jusqu'à s'aligner avec le champ de l'aimant.

Pour comparer les performances de différents aimants, on mesure leur champ magnétique avec l’aide des unités « Gauss » ou « Tesla ».
Un bon aimant doit non seulement produire un champ magnétique intense, mais il doit également être difficile à désaimanter.
Pour désaimanter un aimant, on peut le plonger dans un champ magnétique extérieur suffisamment intense, dont le sens est contraire à son aimantation.

Propriétés des aimants et lois élémentaires du magnétisme :

Quand un aimant attire un objet, il est tout autant attiré par ce dernier : si l’on approche un objet ferreux - tenu en main – d’un aimant simplement posé, c’est celui-ci qui vient se plaquer contre ledit objet !
Autre particularité, les aimants possèdent une polarité, en l’occurrence un pôle nord et un pôle sud : lorsque deux aimants sont mis en présence, leurs pôles opposés s’attirent et se repoussent. Quant à la force créée par des aimants, elle s’exerce à distance en fonction de l’intensité de leur magnétisation.
Et lorsque deux aimants « se collent » l’un à l’autre ; leurs forces ne s’additionnent pas mais se combinent, tout se passe comme si les deux aimants ne formaient qu’un seul.

Quelques applications des aimants permanents :

- Le dernier-né des matériaux magnétiques, servant à la fabrication des aimants, est un composé néodyme-ferbore , avec lequel on peut fabriquer des aimants vingt fois plus puissants qu'avec le fer.
Un aimant au néodyme de la taille d'une petite pièce de monnaie peut soulever un poids de 10 kg.

- Les aimants industriels sont des alliages ferreux contenant d’autres oxydes de fer regroupés sous le nom de « ferrite ». Cette dernière, réduite en poudre, peut-être incorporée à de la matière plastique pour former des rubans souples ou des nappes simples, lesquelles servent notamment à fabriquer les magnets.

- les aimants de levage utilisés pour déplacer des matériaux ferreux.

- les aimants utilisés comme séparateur magnétique, utiles dans l’industrie minière. On les retrouve en effet, dans des systèmes de purification des minerais de fer...

Extraits de :

- Question de forces : la physique explique tout, par Richard Hammond.

- Atlas de physique et chimie, par Noëlle Commergnat.

- La physique est un jeu d'enfant, par mireille Hartmann.

- Sur la route de l'électricité : le magnétisme des aimants et l'électricité statique, par Pierre Langlois.