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Magnétisme

En termes simples, le magnétisme est une force physique invisible qui agit sur la matière ou des substances telles que le fer. Dans le domaine de la physique, le terme inclut tous les sous-domaines qui étudient les aimants et les champs magnétiques. La recherche en magnétisme examine donc les propriétés des aimants (par exemple l'attraction ou la répulsion) et les phénomènes qui leur sont associés. En physique, le Tesla (unité) est utilisé comme unité de mesure pour le magnétisme.

Une brève histoire du magnétisme

Les aimants naturels sont constitués de fer, d'oxygène et d'hydroxyde de fer et se forment naturellement par volcanisme. Le magnétisme est utilisé de manière rentable depuis au moins l'invention du boussole, vers 1100.

Les premières expériences systématiques pour déterminer la force magnétique n'ont été menées qu'en 1269. Pierre de Maricourt a étudié quand les pôles magnétiques s'attirent ou se repoussent et a enregistré ses résultats. Ces expériences ont constitué les bases sur lesquelles la recherche sur le magnétisme s'est construite au cours des années suivantes.

Fait intéressant : la lumière et le magnétisme sont également liés, car à proprement parler, la lumière est composée de champs vibrants, électriques et magnétiques.

Première introduction au magnétisme : les bases

Une grande partie du magnétisme est enseignée à l'école primaire. Un aimant a essentiellement deux pôles : le pôle nord (généralement affiché en rouge) et le pôle sud (généralement bleu). En dehors de l'aimant, les lignes de champ vont toujours du pôle nord au pôle sud, en trois dimensions. En termes simples, un aimant tire son énergie de ces mouvements (ou courants électriques). Les lignes de champ représentent graphiquement le magnétisme, c'est-à-dire la puissance de l'aimant et sa force.

Un objet doit être dans ce champ pour que l'aimant puisse l'influencer. Certains domaines de la physique étudient différents types d'aimants et de magnétisme, notamment :

• Magnétites (manifestation du magnétisme dans la nature)
• Aimants permanents ou permanents (par exemple, barres magnétiques)
• Aimants temporaires
• Électro-aimants

L'oxyde de fer, le samarium, le cobalt et le néodyme sont généralement utilisés pour créer des aimants permanents et générer du magnétisme. Les aimants en néodyme font partie des aimants les plus puissants au monde et ont une durée de vie remarquable. vie. On estime qu'ils perdent seulement environ 5 % de leur magnétisme tous les 100 ans. Cependant, s'ils sont stockés de manière incorrecte ou exposés à des températures élevées, ils peuvent perdre leur effet magnétique. . C'est le cas à environ 80°C. Cependant, il existe des exceptions spéciales qui peuvent également tolérer des températures plus élevées.

Les électroaimants sont principalement constitués de bobines de cuivre. De nos jours, il est possible de produire des électro-aimants artificiellement puissants en faisant passer de l'électricité à travers des bobines. Un champ magnétique se forme donc autour de chaque conducteur traversé par le courant, c'est ce qu'on appelle l'effet du magnétisme électrique. Les problèmes de surchauffe > qui peuvent résulter du magnétisme et de l'électricité peuvent être évités à l'aide de superconducteur.

Quels types de magnétisme existent ?

Pour décrire les propriétés magnétiques des matériaux individuels, une distinction est faite entre trois catégories :

• Diamagnétisme : le matériau n'a aucun effet magnétique et est même légèrement repoussé.
• Paramagnétisme : le matériau n'est que faiblement attiré.
• Ferromagnétisme : le matériau est exposé à une forte attraction magnétique.

Les aimants ne fonctionnent que sur certaines matières premières magnétisables, plus précisément sur les matériaux ferromagnétiques tels que :

• Fer
• Acier
• Nickel
• Cobalt

Si un ferromagnétique non magnétisé entre en contact avec un champ externe et que cela est une fois éteint, le ferromagnétique maintient une magnétisation positive ou négative. Dans de tels cas, le magnétisme provoque ce que l'on appelle une hystérésis (changement d'effet après un changement de cause). L'aimantation négative ou positive qui subsiste après ce processus est également appelée magnétisme rémanent en physique.

Information : une protection contre le magnétisme est également possible. Avec le blindage magnétique, les lignes de champ sont redirigées par certains matériaux ou exclues des zones. Les exemples incluent les métaux MU, le fer doux et Vitroperm.

Applications du magnétisme dans la vie quotidienne

Aujourd’hui, le magnétisme n’est pas seulement omniprésent en physique. Dans la vie quotidienne, nous trouvons des aimants sous toutes les formes et à tous les endroits possibles, notamment :

• Véhicules à moteur
• Disques durs
• Transformateurs de courant
• Équipement de chantier

De puissants champs magnétiques permettent d'étudier les matériaux au niveau atomique. En combinaison avec les spins, les médecins utilisent l'imagerie par résonance magnétique (IRM en abrégé) pour examiner < strong> organes internes et structures tissulaires. De plus, les forces magnétiques peuvent être converties en forces électriques et vice versa.

Alors que la position des électrons influence les propriétés magnétiques d'un matériau, le mouvement des électrons dans une direction génère de l'électricité. Le magnétisme joue donc également un rôle important dans le domaine de l'électrotechnique. Par exemple, les ingénieurs ont utilisé la lévitation magnétique pour construire des trains à grande vitesse tels que le train à sustentation magnétique Transrapid.

En tant que domaine de recherche en physique, le magnétisme fournit également des explications sur la façon dont les planètes se déplacent dans l'espace. En principe, notre Terre est un aimant géant : > elle possède un un pôle nord et un pôle sud et est entouré d'un champ géomagnétique naturel. L'orientation du champ magnétique de la Terre explique pourquoi l'aiguille d'une boussole pointe toujours vers le nord.