Toutes les façons possibles de fabriquer un aimant permanent sont répertoriées dans le cahier d'étudiant de Joseph Henry, conservé à l'Université de Princeton. Henry, le physicien américain du XVIIIe siècle, est connu – avec Michael Faraday – comme le père de la technologie électrique, il n'est donc pas surprenant que l'une des méthodes qu'il décrit utilise électricité. Il s'avère que si vous avez le bon type de tige métallique et une alimentation électrique suffisante, l'induction électromagnétique peut transformer la tige en un puissant aimant permanent. Quelle force? Certainement plus fort qu'un aimant de réfrigérateur.
Qu'est-ce que le magnétisme ?
Le magnétisme et l'électricité ne sont pas seulement liés, ce sont les deux faces d'une même pièce, et c'était le phénomène d'inductance électromagnétique, découvert indépendamment par Henry et Faraday, qui a conduit à ce la concrétisation. Les électrons ont un spin, ce qui donne à chaque atome un petit champ magnétique. Il est possible d'inciter les électrons à l'intérieur de certains métaux à tourner dans la même direction, ce qui confère au métal des propriétés magnétiques. La liste des métaux qui le font n'est pas longue, mais le fer en fait partie et, comme l'acier est fait de fer, il peut également être magnétisé.
Façons de faire un aimant
Parmi les méthodes mentionnées par Henry pour transformer une tige de fer ou d'acier ordinaire en un aimant, il y a :
- Frottez la tige avec un morceau de métal déjà magnétisé.
- Frottez la tige avec deux aimants, en tirant le pôle nord d'un aimant du centre de la tige à une extrémité pendant que vous dessinez le pôle sud de l'autre aimant dans la direction opposée.
- Accrochez la barre verticalement et frappez-la à plusieurs reprises avec un marteau. L'effet magnétisant est plus fort si vous chauffez la tige.
- Induire un champ magnétique avec un courant électrique.
Le résultat final de chaque méthode est d'inciter les électrons de la tige à tourner dans la même direction. Étant donné que l'électricité est constituée d'électrons, c'est une bonne hypothèse que la dernière méthode est la plus efficace.
Fabriquer votre propre aimant
Vous avez besoin d'une tige en acier, en fer ou en un autre matériau pouvant être magnétisé. (Astuce: il n'y a pas beaucoup d'autres choix.) Un clou en acier de 10d ou plus est parfait. Si vous n'êtes pas sûr qu'il s'agisse d'acier, utilisez un petit aimant pour le tester. Vous avez également besoin d'un pied ou deux de fil de cuivre isolé et d'une source d'alimentation, telle qu'une pile D ou un transformateur basse tension que vous pouvez brancher sur une prise. Si vous optez pour un transformateur, assurez-vous qu'il a des bornes auxquelles vous pouvez connecter des fils.
Pour magnétiser le clou, enroulez le fil autour de celui-ci, en formant autant de bobines que possible. C'est bien de superposer le fil sur les bobines que vous avez déjà enroulées. La force du champ inductif - et de votre aimant - augmente à mesure que vous augmentez le nombre de bobines, alors soyez généreux. Laissez les extrémités des fils libres et enlevez un pouce d'isolant pour pouvoir les connecter à la source d'alimentation.
Branchez les fils à la source d'alimentation et mettez l'appareil sous tension. Laissez l'appareil sous tension pendant environ une minute, puis éteignez-le. Testez l'ongle en le tenant sur de la limaille de fer. Il devrait maintenant être magnétisé et attirer les limaille, même lorsque le courant est coupé.
Augmenter la force
Vous pouvez augmenter la force de l'aimant en augmentant le nombre de bobines. Par exemple, si vous doublez le nombre de bobines, vous doublez la force du champ inductif. Cependant, lorsque vous augmentez la longueur du fil pour ce faire, vous augmentez la résistance électrique, ce qui réduit la quantité de courant circulant dans le fil. Puisque le courant, qui est le mouvement des électrons, crée le champ, la puissance inductive diminue. Compensez cette perte de courant en augmentant la tension, soit en modifiant le réglage sur le transformateur, soit en utilisant une batterie plus grosse.
Mises en garde
Assurez-vous de maintenir la tension dans des limites de sécurité. Vous ne voulez pas vous électrocuter, ni créer un aimant qui colle en permanence au réfrigérateur.