Le magnétisme est une force naturelle qui permet aux aimants d'interagir à distance avec d'autres aimants et certains métaux. Chaque aimant a deux pôles, appelés pôles « nord » et « sud ». Comme les pôles magnétiques se repoussent et différents pôles se rapprochent. Tous les aimants attirent certains métaux vers eux. Il y en a deux sortes d'aimants. Il existe des aimants naturels et aimants en pièces électriques, appelées « électro-aimants ».
Lien entre électricité et magnétisme
L'électricité et le magnétisme, bien qu'apparemment deux forces distinctes, sont en fait étroitement interconnectés. Découverte par le physicien Michael Faraday au 19ème siècle, la loi de l'induction électromagnétique montre que les charges électriques en mouvement créent des champs magnétiques. C'est la base de l'existence d'aimants naturels et d'électro-aimants artificiels, selon Kristen Coyne du National High Magnetic Field Laboratory.
Aimants naturels
Avec les aimants naturels, le courant de charges électriques en mouvement qui crée le champ magnétique est généré à l'intérieur de la substance de l'aimant. Les atomes, les minuscules particules qui composent tous les objets physiques, sont constitués d'électrons chargés en orbite autour de particules nucléaires. Parce que les électrons se déplacent constamment autour du noyau, ils créent constamment des champs magnétiques.
Pourquoi les aimants naturels ont des champs magnétiques
Dans la plupart des matériaux, les pôles nord et sud de ces minuscules aimants atomiques pointent dans tous les sens. Cela fait que les effets de chacun s'annulent, et le matériau est laissé non magnétique. Dans certains matériaux, principalement des métaux, ces minuscules aimants s'alignent et rendent l'objet entier magnétique.
Pièces d'électro-aimant
Un électro-aimant est un appareil composé de trois parties simples. Une bobine de fil est enroulée autour d'un noyau de métal, généralement du fer. Une batterie ou une autre source d'alimentation est connectée à la bobine de fil. Le fil est généralement très fin et isolé par de l'émail, pour réduire davantage la taille.
Comment fonctionnent les électro-aimants
Lorsqu'une tension est appliquée à la bobine, un courant électrique commence à la traverser. Cela provoque la formation d'un champ magnétique autour du fil. La forme de la bobine force le champ magnétique du courant dans une configuration spéciale. Tous les champs de chaque boucle de la bobine s'alignent de sorte que l'effet est celui d'un barreau aimanté naturel. Une extrémité de la bobine est un pôle nord et l'autre extrémité est un pôle sud. Le noyau de fer renforce le champ du fil, rendant l'électro-aimant plus fort.
En comparaison
À bien des égards, un aimant naturel et un électro-aimant sont identiques. Les deux sont des objets générant de grands champs magnétiques à partir de courants électriques. Les deux ont un pôle nord et un pôle sud. Cependant, un électro-aimant peut faire varier sa force (en faisant varier son courant) et un aimant naturel ne le peut pas. Un électro-aimant peut commuter ses pôles (en inversant sa tension) alors qu'un aimant naturel ne le peut pas. Le champ d'un aimant naturel est généré par de nombreux courants microscopiques. Le champ d'un électro-aimant est généré par un seul courant à grande échelle.