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Substances magnétiques
Les champs magnétiques affectent tous les matériaux. Cependant, tous les matériaux n'agissent pas sur les aimants avec la même intensité ou ne sont pas affectés de la même manière. Une distinction est faite entre:
- matériaux ferromagnétiques
- substances diamagnétiques
- substances paramagnétiques
Quelles substances sont attirées par les aimants?
Les substances diamagnétiques, qui comprennent le zinc, le cuivre et l'eau, ne collent pas aux aimants et en sont également facilement repoussées. En effet, leur perméabilité - c'est-à-dire leur capacité à absorber et à transmettre les champs magnétiques - est particulièrement faible.
Les substances paramagnétiques telles que l'aluminium, le platine et l'oxygène sont facilement attirées par les aimants permanents ou les électroaimants, mais ne peuvent pas être magnétisées par elles-mêmes et ne peuvent donc pas être utilisées comme aimants. Leur nombre de perméabilité est légèrement supérieur à 1 - le champ magnétique agissant sur eux n'est donc que peu renforcé.
Les objets ferromagnétiques, quant à eux, se fixent sur les aimants eux-mêmes et sont également appelés matériaux magnétisables car ils deviennent eux-mêmes des aimants lorsqu'ils entrent en contact avec un aimant. Ils ont une perméabilité bien supérieure à 1, dans certains cas même supérieure à 1 000. Par conséquent, ils sont capables d'augmenter considérablement la densité de flux d'un champ magnétique. Ils sont considérés comme des substances magnétiques classiques.
Une distinction est également faite entre les matériaux magnétiquement doux et magnétiquement durs. Les premiers sont facilement magnétisables, mais perdent rapidement leurs propriétés magnétiques lorsque le champ magnétique externe est supprimé. Les aimants durs subissent une démagnétisation minimale lorsqu'ils sont magnétisés. Ces substances qui ont une rémanence élevée - c'est-à-dire une aimantation résiduelle forte et durable - sont elles-mêmes appelées aimants permanents.
Les substances magnétiques dépendent notamment de leur perméabilité. Les métaux suivants, par exemple, ont une perméabilité aux champs magnétiques particulièrement élevée à une température d'environ 20 degrés Celsius:
- Fer
- Nickel
- Cobalt
- Erbium
- Gadolinium
- Holmium
- Terbium
- Dysprosium
Il existe également des alliages spéciaux qui sont parfois utilisés pour le blindage magnétique dans une technologie de haute qualité, car ils ont une perméabilité. Ceux-ci incluent, par exemple, les alliages nickel-fer tels que les composés mu-métal et néodyme-fer-bore, qui sont utilisés dans plus puissants aimants permanents.
Comment les aimants affectent-ils les substances magnétiques?
Les substances ferromagnétiques contiennent les plus petits aimants élémentaires, qui s'alignent magnétiquement de la même manière dans des zones individuelles d'un corps, les zones dites de Weiss. Cependant, dans les matériaux non magnétisés, ces domaines ne sont pas cohérents les uns avec les autres. Les différentes orientations des aimants élémentaires dans les zones de Weiss garantissent que les champs magnétiques existants s'annulent.
Si un aimant externe s'approche d'un corps magnétique, les domaines individuels et les aimants élémentaires qu'ils contiennent se tournent vers lui. Les parois entre les domaines de Weiss en contraction se plient et le corps ferromagnétique lui-même devient un aimant grâce à sa structure magnétique élémentaire réorganisée.
Ce processus peut également être vu en regardant de plus près les lignes de champ qui circulent dans et autour du corps magnétique. Ceux-ci deviennent visibles lorsque la limaille de fer est déposée sur un morceau de papier ou de carton sur ledit corps.
Initialement désordonnée, l'aimantation crée deux pôles magnétiques - un pôle nord et un pôle sud - dans chacun desquels on peut noter une intensité de champ particulièrement élevée en raison de la forte densité de la limaille de fer. Du pôle nord, les lignes de champ fermées courent en courbes jusqu'au pôle sud de l'aimant nouvellement créé. Si vous joignez maintenant les deux aimants et les alignez de la même manière dans leur flux de puissance, leurs forces sont regroupées et amplifiées dans un champ magnétique commun.