Matériaux pouvant être magnétisés

De nombreux matériaux ont des propriétés magnétiques et une capacité à être magnétisés. Deux classes de matériaux ayant des propriétés magnétiques sont les matériaux paramagnétiques et ferromagnétiques. Ces matériaux ont des propriétés magnétiques naturelles qui leur permettent d'être attirés par un aimant. Les matériaux paramagnétiques sont faiblement attirés par les aimants et les matériaux ferromagnétiques sont fortement attirés par les aimants. Ces propriétés proviennent de leurs structures subatomiques, qui déterminent quels matériaux peuvent être fortement magnétisés et ceux qui ne peuvent l'être que faiblement.

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Le cœur de ce qui permet à un matériau d'être magnétisé réside dans sa structure subatomique où les électrons tournent autour du noyau des atomes du matériau. Un électron en rotation crée un champ magnétique appelé dipôle qui, comme un barreau magnétique ordinaire, possède à la fois des pôles nord et sud. Lorsque la majorité des électrons tournent dans le même sens, le matériau a le potentiel d'être magnétisé. Cependant, si un matériau n'a pas une grande partie de ses électrons tournant dans la même direction, alors il a moins de potentiel d'être magnétisé parce que les électrons en rotation opposée neutralisent le champ magnétique individuel de l'autre des champs. Le fer est un exemple de matériau dont la majorité de ses électrons tournent dans la même direction et qui peut être fortement magnétisé. L'aluminium est un exemple de matériau qui n'a pas la majorité de ses électrons tournant dans la même direction et ne peut être que faiblement magnétisé.

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En raison des structures subatomiques de leurs atomes, les matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le nickel, le gadolinium et le cobalt sont naturellement attirés par les aimants. Typiquement, ces matériaux doivent subir un processus tel qu'un chauffage à haute température suivi d'un refroidissement sous l'influence d'un fort champ magnétique afin d'être magnétisé en permanence aimant. Des méthodes moins physiques telles que caresser le matériau avec un aimant ou le frapper avec un marteau peuvent transformer ces matériaux en aimants temporaires. Les deux processus physiques provoquent l'alignement des champs magnétiques induits par les électrons du matériau.

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Les matériaux paramagnétiques ne sont que faiblement attirés par les aimants en raison de la structure subatomique des matériaux paramagnétiques constituée de relativement peu d'électrons libres tournant dans la même direction. Par conséquent, les matériaux paramagnétiques tels que le cuivre, l'aluminium, le platine et l'uranium fabriquent des aimants beaucoup plus faibles que ceux fabriqués à partir de matériaux ferromagnétiques.

Les alliages de matériaux ferromagnétiques et paramagnétiques peuvent varier avec leur potentiel à magnétiser. Par exemple, bien que le nickel soit un matériau ferromagnétique, une pièce de 5 cents n'est pas attirée par un aimant. La pièce de 5 cents américains est un alliage de 20 pour cent de nickel et de 80 pour cent de cuivre. Acier inoxydable est un autre exemple de matériau qui n'est pas attiré par un aimant car il s'agit d'un alliage de fer ferromagnétique avec du chrome et de nombreux autres matériaux paramagnétiques.

Cependant, certains alliages de matériaux ferromagnétiques et paramagnétiques font des aimants puissants. Un exemple est l'alnico, qui sous une forme se compose des métaux ferromagnétiques fer, nickel et cobalt avec les matériaux paramagnétiques aluminium et cuivre.