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Comment fonctionne un aimant?

Article posté le 02-06-2014 dans la catégorie Physique

Qui n'a jamais été fasciné étant enfant par les aimants, ces morceaux de métaux qui s'attirent ou se repoussent selon le côté qu'on leur oppose?

Aimant et champ magnétique

Les aimants sont une composante importante dans l'industrie. Non pas pour les "magnets" que l'on colle par dizaine sur nos réfrigérateurs, mais pour leur application en mécanique, en électricité...

Un aimant est un matériau qui possède un champ magnétique de manière naturelle, et est ainsi capable d'attirer d'autres matériaux ferreux, comme le fer ou le cobalt... Mais quid du fameux champ magnétique? 

Un champ magnétique est l'influence d'une charge électrique en mouvement sur son environnement. Un champ magnétique se crée lorsque que des particules électrique sont en mouvement dans un sens donné. Par exemple, quand une lampe ou un appareil électrique est branché sur la prise d'alimentation, un champ électrique va se créer autour de l'appareil. Ensuite, quand on l'allume, un champ magnétique se crée autour du câble d'alimentation de l'appareil (mouvement des chargs électriques dans le câble). Il est à noter que ce champ magnétique est de la même fréquence que la tension qui le crée. Enfin, sachez que lorsque l'on se trouve dans des basses fréquences, l'interaction entre champ électrique et champ magnétique est minime. En revanche, pour les hautes fréquences, c'est l'inverse, on parle alors d'un seul champ : le champ électromagnétique. Ces effets ont été domptés par l'homme, qui les utilise notamment pour la radio, la TV, le Wifi, le réseau GSM...

Mais revenons à notre aimant. Dans un matériau non aimanté, les atomes se comportent comme des particules électrique, mais elles s'orientent au hasard ce qui annule leur effet. Dans un matériau aimanté, c'est l'inverse, elles sont toutes orientés dans le même sens et leurs effets s'ajoute. C'est pour cette raison que même en cassant l'aimant en x morceaux, on aura autant d'aimant que de morceaux.

Chaque aimant possède un pôle positif et un pôle négatif. Comme les opposés s'attirent (en fait ce sont les pôles de même nature qui se repoussent), le pôle nord indiqué par votre boussole est en réalité un pôle sud magnétique, et vice versa.

Si certain aimants existent à l'état naturel d'autres peuvent être fabriqués de manière artificielle, et servir dans des applications industrielles. Il s'agit des électro-aimant, très facile à fabriquer. Ainsi on peut facilement attirer des objets métaliques, les contrôler : disjoncteurs, moteurs électriques, verrou électrique de la porte... Fabriquez un aimant pour ramasser des clous tomber par terre : enroulez un câble électrique autour d'une barre métallique, de manière sérrée, et reliez les deux extrémités à un générateur : vous avez votre électro-aimant! Sur ce point, on peut faire l'analogie avec la Terre.

La Terre est en effet un immense électro-aimant, et cela a permis l'apparition et le maintien de la vie, à l'inverse de Mars qui par exemple n'en a pas ou plus. Cela sert de bouclier aux particules mortelles du vent solaire envoyées par le Soleil en les déviant. Dans plusieurs milliards d'années, ce bouclier disparaitra peu à peu, empêchant le maintien de la vie sur notre planète.

 

 


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