Les aimants attirent de nombreux objets métalliques, tels que la limaille de fer, mais ils peuvent aussi se repousser. Cependant, ce que beaucoup de gens remarquent rarement, c'est que de nombreux objets du quotidien sont faiblement repoussés par un champ magnétique. Les raisons pour lesquelles les aimants attirent certains objets et en repoussent d'autres découlent des différences de structure moléculaire et atomique.
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Les électrons sont des particules subatomiques qui se comportent comme des aimants miniatures. Ils ont une propriété appelée spin et peuvent être soit spin up (+1/2) soit spin down (-1/2). Deux électrons dans la même orbitale ont toujours des spins opposés, donc lorsqu'ils sont appariés, leurs champs magnétiques s'annulent. Dans les métaux, la situation est plus compliquée, car les électrons sont délocalisés, ou partagés entre plusieurs atomes, mais en général, les matériaux de ce type sont appelés diamagnétiques, ce qui signifie qu'ils sont faiblement repoussés par un aimant domaine.
Matériaux diamagnétiques courants
La plupart des matériaux sont diamagnétiques. L'eau, le bois, les personnes, le plastique, le graphite et le plâtre sont tous des exemples de matériaux diamagnétiques. Alors que nous pensons généralement que ces matériaux sont non magnétiques, ils repoussent (et sont repoussés par) un champ magnétique. Cette répulsion est extrêmement faible, si faible que dans la vie de tous les jours, elle est négligeable. Avec un fort champ magnétique, cependant, cette répulsion est suffisante pour faire léviter certains petits objets et objets. Un scientifique de l'Université de Manchester a réussi à faire léviter une grenouille et une tomate, deux objets diamagnétiques, à l'aide d'un puissant champ magnétique. Son travail lui a valu un prix Ig Nobel, un prix dédié à la science stupide.
D'autres Aimants
La plupart des objets autour de votre maison repoussent faiblement les aimants, mais à moins que le champ magnétique ne soit très fort, vous ne remarquerez jamais l'effet. Pour vraiment repousser un aimant, vous avez besoin d'un autre aimant. Tous les aimants ont deux pôles, nord et sud. Tout comme pour les charges électriques, la règle est que les charges similaires se repoussent tandis que les charges opposées s'attirent. Un pôle sud magnétique est attiré par un pôle nord magnétique, mais le nord sur le nord ou le sud sur le sud se repoussent. Vous pouvez avoir une idée de la façon dont cela fonctionne si vous essayez de maintenir deux aimants ensemble - dans une orientation, ils se repoussent, tandis que dans l'autre, ils s'attirent.
La loi de Lenz
Un autre type de répulsion peut se produire entre un aimant et une bobine de fil. La quantité de champ magnétique traversant une bobine de fil s'appelle le flux magnétique. Chaque fois qu'il y a un changement de flux, il induit un courant dont le champ magnétique agit en opposition au changement de flux. Cette règle s'appelle la loi de Lenz. Le déplacement d'une bobine de fil dans un champ magnétique provoque une répulsion entre la bobine de fil et l'aimant. C'est parce que le flux à travers la bobine augmente, donc un courant est induit dans la bobine. De la loi de Lenz, nous savons que le courant induit dans la bobine crée un champ magnétique s'opposant à l'augmentation en flux, créant ainsi une répulsion entre la bobine de fil et l'aimant d'où le champ émane.