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Aimants élémentaires
Pour illustrer l’aimantation de matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le physicien allemand Wilhelm Weber a conçu un modèle explicatif spécial au XIXe siècle. Ce modèle a dessiné visuellement l'effet magnétique à l'aide de nombreux petits aimants élémentaires (comparables à de minuscules aimants en barre), qui ne devraient générer qu'un champ magnétique mesurable de l'extérieur par une orientation commune dans la même direction. Le fait que certains atomes se comportent réellement comme des aimants élémentaires grâce à leur moment dipolaire magnétique a été découvert beaucoup plus tard.
Du point de vue actuel, qu'est-ce qu'un aimant élémentaire?
Pour l’explication des unités magnétiques, la physique a retenu le concept des aimants élémentaires. Ils sont réalisés sous forme d'atomes dans une grille. Chacun de ces atomes possède des orbitales électroniques (basées sur la probabilité de résidence des électrons dans l'atome), qui à leur tour contiennent un spin spécifique. Ce spin est finalement responsable du magnétisme.
La disposition des aimants élémentaires joue un rôle particulier dans le comportement du champ magnétique. S'ils sont tous alignés dans des directions différentes, les champs magnétiques des aimants élémentaires individuels s'annulent et le corps ne contient aucune force magnétique. Par contre, si les aimants élémentaires pointent tous dans une direction commune, on peut mesurer un champ magnétique. Le corps est alors magnétisé. Mais comment influencer les aimants élémentaires?
Comment s'alignent les aimants élémentaires?
Il existe différentes possibilités de démarrage qui affectent les aimants élémentaires. En introduisant un champ magnétique externe, les aimants élémentaires s'alignent en parallèle puis amplifient le champ externe (Paramagnétisme). Si les aimants élémentaires ont eux-mêmes des tendances directionnelles communes, un alignement complet est parfois spontané dans des zones spéciales, les districts de Weißsche. Cette réaction peut être encore plus forte avec un ferromagnétique par un champ magnétique externe (Interaction d'échange). Même après avoir éteint le champ extérieur, il reste une rémanence qui n’est perdue que par chauffage (Température de Curie) ou vibration. Etant donné que les propriétés magnétiques de la matière sont dues aux aimants élémentaires, le fonctionnement de nombreux appareils faisant partie de la recherche basée sur cette vue - par exemple dans la tomographie à résonance magnétique.