Les aimants possèdent deux pôles opposés (N ou nord et S ou sud) Les aimants possèdent deux pôles opposés (N ou nord et S ou sud). La magnétite a été le premier aimant. On utilise aujourd'hui des aimants artificiels composés de métaux ferromagnétiques. Le fer, le cobalt, le nickel et leurs alliages sont des exemples de ce type de métaux. Les métaux magnétiques peuvent être magnétisés par induction. L'induction crée un champ magnétique temporaire dans une substance qui contient un ou plusieurs métaux ferromagnétiques et cette substance devient un aimant faible.
Les substances magnétiques Tous les effets magnétiques ont leur origine dans le mouvement des particules chargées (électrons). Chaque électron présente deux types de mouvement : le mouvement orbital (autour du noyau) et le mouvement de tournoiement (autour de son axe). Chaque atome se comporte comme un petit aimant entouré de son champ magnétique. Bien que normalement non magnétisés, certains métaux peuvent acquérir un magnétisme dans certaines circonstances. On les appelle matériaux ferromagnétiques. Lorsque ces matériaux sont dans un état non magnétisé, les millions de spins sont orientés au hasard et les effets magnétiques ont tendance à s'annuler. Ces atomes en mouvement créent des domaines magnétiques.
Les substances non magnétiques Toutes les autres substances qui ne subissent aucune force lorsqu'elles sont mises dans le champ d'un aimant sont des substances non magnétiques. Ces substances ne sont ni attirées ni repoussées par les aimants. Elles ne subissent aucun effet. Le verre, le caoutchouc, le carbone, le plastique et le bois sont quelques exemples de ce type de substances. L'acquisition de propriétés magnétiques d'une substance est due à la théorie des domaines magnétiques. Les atomes des métaux ferromagnétiques sont eux-mêmes de petits aimants parce qu'ils ont plus d'électrons qui tournent dans une direction plutôt que dans l'autre. On appelle « domaine » un regroupement de ces atomes dont le champ est aligné. Quand les domaines sont distribués au hasard, le métal n'est pas un aimant.
Cependant, si on place ce matériel ferromagnétique dans un champ magnétique suffisamment fort, un étrange phénomène se produit. Les spins adoptent tous la même direction que le champ extérieur, ce qui induit le matériau à se comporter comme un aimant. Quand ces domaines sont alignés, la pièce de métal agit comme un aimant.
En résumé, chaque aimant est entouré d'un champ magnétique, une région d'influence qui devient de plus en plus faible au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'aimant. Ce champ est décrit par des lignes de forces (lignes de flux). Les lignes de champ magnétique sont des vecteurs; et pour déterminer la direction des lignes de champ magnétique, on utilise une boussole par convention. Le pôle nord de la boussole indique la direction du champ.
Les lignes de champ magnétique sortent du pôle nord et entrent dans le pôle sud d'un aimant et ce, sans jamais se croiser. Les lignes de champ magnétique peuvent être observées en versant des limailles de fer autour d'un aimant comme le montrent les diagrammes ci-dessous :
Des scientifiques ont observé qu'en présence d'un champ magnétique, l'aiguille d'une petite boussole tournait jusqu'à ce que son pôle N (nord) s'aligne dans la direction du champ. C'est cette découverte qui a permis aux premiers navigateurs de s'orienter. Question : À quel champ magnétique leur boussole réagissait-elle? Le physicien William Gilbert affirma que même la Terre posséde un champ magnétique et se comporte comme si elle renferme en son centre un immense aimant, légèrement incliné par rapport à son axe.
1.Est-ce que le pôle Nord géographique de la Terre est le pôle Nord magnétique? Ainsi, est-ce que le pôle Sud géographique de la Terre est le pôle Sud magnétique?
Recopie le diagramme suivant sur une feuille et complète-le en ajoutant des lignes de champ magnétique (force). Assure-toi d'identifier la direction des lignes ainsi que les pôles magnétiques nord et sud de l'aimant en barre imaginaire, de l'intérieur de la Terre.