Les aimants sont les objets incontournables que l’on trouve dans n’importe quelle boutique de souvenirs (en effet, les réfrigérateurs de nos maisons en sont envahis). Et ils sont parmi les gadgets les plus célèbres, car ils sont bon marché et polyvalents. Ces petits “corps” ont toujours intriguent des grands et des petits, parce que ils “semblent vivants“. En effet, il n’y a pas un autre type d’objet inanimé, qui puisse attirer à lui d’autres objets métalliques (sans être chargé)… Et qui, malgré sa petite taille, ait une telle force d’adhérence. Mais avez-vous déjà vu un aimant se décharger? Est-ce que les aimants se déchargent?
Oui, cela peut arriver. Soit parce qu’elle a subi un processus (par exemple un autre champ magnétique), soit de manière naturelle.
Ce dernier cas se produit lorsque, dans l’aimant, les processus entropiques prennent le pas. Il s’agit de ces phénomènes qui, dans la nature, conduisent à la production de désordre. Les minuscules spires perdent peu à peu leur orientation préférentielle et l’aimant se “décharge”.
Un aimant, en fait, est un aimant artificiel, en ce sens qu’il est fabriqué par l’homme. En prenant un morceau de fer et en le soumettant au champ magnétique, produit par un courant électrique, nous avons un aimant. Le champ magnétique fait que les atomes du métal, agissant comme de minuscules spires, s’orientent dans une direction précise.
En conséquence, les 2 extrémités de la pièce de fer prennent des polarités opposées. Cependant, il est possible, par la suite, que l’aimant se décharge.
Si un aimant permanent est intacte, à la température ambiante, dans un environnement sec, loin des rayonnements et des champs magnétiques externes… Il restera “en théorie” magnétique indéfiniment.
Comment fonctionne l’aimant?
Les électrons de toute substance sont des charges électriques qui, en tournant autour des noyaux atomiques, génèrent de petits champs magnétiques. En général, cependant, ces champs agissent dans toutes les directions et le magnétisme total est nul.
Dans l’aimant, en revanche, il y a un alignement permanent des aimants individuels (électrons) et leurs effets s’additionnent.
Si on l’approche d’une substance, les aimants internes de cette dernière, immergés dans le champ magnétique, ont tendance à s’aligner à leur tour… Et donc à générer un second champ: par conséquent, un effet d’attraction ou de répulsion réciproque, se crée. Cependant, seuls quelques matériaux (fer, cobalt, nickel) répondent avec un alignement assez net, qui rend cette force évidente.
Comment construire un aimant?
C’est Joseph Henry, de l’Université de Princeton, qui a été le premier à rassembler les différentes façons possibles de construire un aimant permanent.
Plus tard, Henry, est devenu le physicien américain du XVIIIe siècle, également connu – avec Michael Faraday – comme le père de la technologie électrique.
Il n’est donc pas surprenant qu’une des méthodes qu’il décrit utilise l’électricité. Nous constatons donc qu’en ayant le bon type de barre métallique et suffisamment d’énergie électrique… L’induction électromagnétique peut transformer cette barre en un aimant permanent fort.
Un aimant est obtenu en exposant le matériau ferromagnétique au champ magnétique. Parmi les méthodes qu’Henry mentionne pour transformer une tige de fer ou d’acier ordinaire en aimant, on trouve:
- Frotter la tige avec un morceau de métal déjà magnétisé (par exemple, un trombone à papier contre un aimant de réfrigérateur).
- Accrocher la barre verticalement et frapper-la à plusieurs reprises avec un marteau. L’effet magnétisant est plus fort si on chauffe la tige.
- Induire un champ magnétique avec un courant électrique.
Le but ultime de chaque méthode est d’amener les électrons dans la tige à tourner dans la même direction. Parce que l’électricité est composée d’électrons, il y a de bonnes hypothèses que la dernière méthode est la plus efficace.
