Le magnétisme et les aimants
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Voir aussi : électromagnétisme - Le champ magnétique terrestre -


Les aimants

Le terme de "magnétisme" vient du nom de l'île grecque de Magnésie où l'on trouve la magnétite, oxyde de fer (Fe3O4) qui est une forme d'aimant naturel. Ce minerai de fer a la propriété d'attirer les objets en fer ou en acier.
On peut réaliser facilement un aimant artificiel en frottant un barreau en acier contre un autre aimant.
La forme habituelle des aimants est celle d'un barreau droit, d'une aiguille de boussole ou d'un fer à cheval mais beaucoup d'autres formes se rencontrent comme les aimants cylindriques de haut-parleurs, par exemple.

Les deux pôles de l'aimant

Un aimant possède un pôle nord et un pôle sud. La Terre peut être considérée comme un gigantesque aimant dont les pôles magnétiques sont relativement proches des pôles géographiques.
Quand on ramasse de la limaille de fer avec un aimant, celle-ci s'agglutine principalement au niveau des pôles. On ne peut séparer le pôle nord du pôle sud d'un aimant. Couper un aimant en deux revient à fabriquer deux aimants plus petits. Placée dans un champ magnétique une aiguille de boussole s'oriente selon les lignes de force.

Le champ magnétique

Les lignes de force magnétiques traversent l'aimant de part en part suivant l'axe des pôles et se referment à l'extérieur de celui-ci. L'ensemble des lignes de force constituent le champ magnétique que l'on peut visualiser facilement à l'aide de grains de limaille de fer. La photo ci-contre représente le spectre magnétique d'un petit aimant placé sous une feuille de papier. Chaque grain de limaille se comporte comme un petit aimant avec ses deux pôles nord et sud qui attirent les pôles sud et nord des grains voisins.

Attraction magnétique

En plus d'attirer les objets en fer, acier, nickel, cobalt… un aimant attire un autre aimant. Toutefois cette attraction entre deux aimants ne s'exerce qu'entre deux pôles de noms contraires : un pôle sud attire un pôle nord et réciproquement. Deux pôles de même nom se repoussent. L'aiguille de la boussole s'oriente de façon à ce que le pôle nord de l'aiguille de la boussole se dirige vers le pôle nord de la Terre, en outre elle prend la direction des lignes de force du champ magnétique terrestre. La loi de Coulomb exprime que la force d'attraction (ou de répulsion) entre deux "masses" magnétiques m et m', écartées d'une distance d est égale à :

Le champ magnétique terrestre

La Terre peut être considéré comme un gigantesque aimant dont le pôle nord magnétique se trouve à 1300 km environ du pôle nord géographique, lequel se trouve sur l'axe de rotation de la Terre. Il est arrivé dans le passé que les pôles magnétiques nord et sud s'inversent. En outre la position des pôles magnétiques varie dans le temps. Pour un endroit fixe sur Terre (Paris, par exemple) la direction du nord magnétique N.M. est différente de celle du nord géographique N.G. Cette différence, appelée "déclinaison magnétique" varie dans le temps et en fonction du lieu. Elle est indiquée dans le cartouche des cartes topographiques, pour la date d'édition de la carte, bien entendu. En 1974 à Giromagny (Territoire de Belfort) le déclinaison magnétique était de 0°53' et diminuait de 8' par an (carte IGN 1/25000).

Les électro-aimants

Un conducteur électrique parcouru par un courant électrique est environné d'un champ magnétique. Un bobine de fil électrique se comporte comme un électro-aimant. Ce domaine de l'électricité est celui de l'électromagnétisme.