Le magnétisme est le nom du champ de force généré par les aimants. Grâce à lui, des aimants attirent certains métaux à distance, les faisant se rapprocher sans aucune cause apparente. C'est aussi le moyen par lequel les aimants s'affectent les uns les autres. Tous les aimants ont deux pôles, appelés pôles « nord » et « sud ». Comme les pôles magnétiques s'attirent, tandis que contrairement aux pôles magnétiques se repoussent. Il y a beaucoup de différent sortes d'aimants avec une grande variété de niveaux de force. Certains aimants sont à peine assez puissants pour maintenir le papier dans un réfrigérateur. D'autres sont assez solides pour soulever des voitures.
Histoire du magnétisme
Pour comprendre ce qui rend les aimants forts, vous devez comprendre quelque chose de l'histoire de la science du magnétisme. Au début du XIXe siècle, l'existence du magnétisme était bien connue, de même que l'existence de l'électricité. Ceux-ci étaient généralement considérés comme deux phénomènes totalement distincts. Cependant, en 1820, le physicien Hans Christian Oersted a prouvé que les courants électriques généraient des champs magnétiques. Peu de temps après, en 1855, un autre physicien, Michael Faraday, a prouvé que des champs magnétiques changeants pouvaient générer des courants électriques. Ainsi il a été montré que l'électricité et le magnétisme font partie du même phénomène.
Atomes et charge électrique
Toute matière est constituée d'atomes et tous les atomes sont constitués de minuscules charges électriques. Au centre de chaque atome se trouve le noyau, un petit amas dense de matière avec une charge électrique positive. Autour de chaque noyau se trouve un nuage légèrement plus grand d'électrons chargés négativement, maintenus en place par l'attraction électrique du noyau de l'atome.
Champs magnétiques des atomes
Les électrons sont constamment en mouvement. Ils tournent et se déplacent autour des atomes dont ils font partie, et certains électrons se déplacent même d'un atome à un autre. Chaque électron en mouvement est un petit courant électrique, car un courant électrique n'est qu'une charge électrique en mouvement. Par conséquent, comme l'a montré Oersted, chaque électron de chaque atome génère son propre petit champ magnétique.
Annulation de champs
Dans la plupart des matériaux, ces minuscules champs magnétiques pointent dans de nombreuses directions différentes et s'annulent donc, selon Kristen Coyne du National High Magnetic Field Laboratory. Les pôles nord sont à côté des pôles sud le plus souvent, et le champ magnétique net de l'ensemble de l'objet est proche de zéro.
Magnétisation
Lorsque certains matériaux sont exposés à un champ magnétique externe, cette image change. Le champ magnétique externe force tous ces petits champs magnétiques à s'aligner. Son pôle nord pousse tous les petits pôles nord dans la même direction: loin de lui. Il attire tous les petits pôles sud magnétiques vers lui. Cela fait que les minuscules champs magnétiques à l'intérieur du matériau ajoutent leurs effets ensemble. Le résultat est un champ magnétique net fort dans l'objet dans son ensemble.
Deux facteurs
Plus le champ magnétique externe appliqué est puissant, plus la magnétisation qui en résulte est importante. C'est le premier des facteurs qui détermine la force d'un aimant. Le second est le type de matériau dont est fait l'aimant. Différents matériaux produisent des aimants de différentes forces. Ceux qui ont une perméabilité magnétique élevée (qui est une mesure de leur réactivité aux champs magnétiques) font les aimants les plus puissants. Pour cette raison, le fer pur est utilisé pour fabriquer certains des aimants les plus puissants.