Outils :Vous avez un site web ? Un blog ?
 Technorati reactions rencontre |
Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés particulières, comme d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique.
Sommaire |
Dans l'Antiquité, Pline l'ancien écrivait : « Il y a auprès du fleuve Indus deux montagnes, dont l'une retient et l'autre repousse toute espèce de fer (XXXVI, 25); de la sorte, si l'on porte des clous aux souliers, dans l'une on ne peut pas retirer son pied, dans l'autre on ne peut pas le poser »[1].
Tout barreau aimanté s'oriente naturellement dans la direction nord-sud suivant les lignes du champ magnétique terrestre, pour peu qu'on lui laisse un axe de rotation libre de toutes contraintes. Cette propriété est utilisée dans la fabrication des boussoles.
Les aimants sont très utilisés pour la réalisation de machines à courant continu ou de machines synchrones. L'existence de champ magnétique en l'absence de courant est mise à profit pour la réalisation de capteurs, par exemple des capteurs de proximité. Les aimants sont aussi utilisés dans la conception de sources dipolaires afin de produire des plasmas micro-onde. Il faut cependant que celui-ci permette de vérifier les conditions de couplage RCE (Résonance Cyclotronique Électronique) soit 0.0875 Tesla pour un champ électrique tournant de 2.45 GHz. En général les aimants utilisés sont en Samarium Cobalt.
Les aimants équipent divers objets. Les attaches à aimants sont des fournitures de bureau qui permettent de fixer à un tableau des feuilles de papier, comme le ferait une pince ou une épingle. Ces mêmes attaches servent aux porte-photos, remplaçant la colle ou le ruban adhésif. Certains pièces de jeux fonctionnent grâce à des aimants, permettant ainsi de jouer pendant un trajet en voiture ou en train, par exemple. Certaines figurines décoratives, appelées aussi « magnets » se fixent à leur support, par exemple le réfrigérateur, à l'aide d'aimants.
Les aimants contiennent presque systématiquement des atomes d'au moins un des éléments chimiques suivants : fer, cobalt ou nickel, ou de la famille des lanthanides (terres rares). Les aimants naturels sont des oxydes mixtes de Fer II et de Fer III de la famille des ferrites (oxyde mixtes d'un métal divalent et de Fer III). Ce sont des matériaux magnétiques durs (à cycle d'hystérésis large).
| Matériaux | Br en Tesla | Hc en kA/m | T° de Curie en °C | Remarques diverses |
|---|---|---|---|---|
| ferrites | 0,2 à 0,4 | 200 | 300 | les moins chers |
| Alnico | 1,2 | 50 | 750 à 850 | se démagnétisent trop facilement |
| Samarium cobalt | 0,5 | 800 | 700 à 800 | prix élevé à cause du cobalt |
| Néodyme fer bore | 1,3 | 1500 | 310 | prix en baisse (brevets), sujet à l'oxydation |
Si l'on connaît l'intensité du champ magnétique 
(en teslas) produit par l'aimant à sa surface, on peut calculer une bonne approximation de la force nécessaire pour le décoller d'une surface en fer. On imagine que la force 
a décollé l'aimant d'une distance 
de la surface de fer. La distance est très petite de sorte que l'on puisse accepter que dans tout le volume situé entre l'aimant et le fer le champ magnétique est égal à . Le travail fait par la force est
Ce travail s'est transformé en énergie du champ magnétique dans le volume créé entre l'aimant et le fer. La densité d'énergie par unité de volume due au champ magnétique est :
Ici 
est la perméabilité de l'air, presque égale à celle du vide : 
H.m-1.
Le volume de l'espace créé entre l'aimant et le fer est égal à 
où 
est la surface de l'aimant qui était collée au fer. Le travail fait s'est transformé en énergie :
On déduit la valeur de la force de contact :
Pour un aimant de 2,54 cm (1 pouce) de diamètre et produisant un champ égal à 1 tesla dans le circuit magnétique formé avec la pièce métallique au contact de laquelle il se trouve, la force obtenue est de 205 newtons, soit l'équivalent de la force exercée par une masse d'environ 21 kg dans le champ de gravité terrestre.
