L'aimant

HISTOIRE

Boussole magnétique

L'histoire de l'aimant commence dans l'antiquité en Chine puis un peu plus tard en Grèce où les hommes découvrent une pierre noire qui a le pouvoir d'attirer le fer. A l'époque, partout on l'on découvrait les propriétés étonnantes de la magnétite, on apparentait ça à de la magie !

Sa première véritable application sera la boussole dont on peut attribuer l’invention aux Chinois et qui deviendra un outil indispensable en navigation maritime.

C'est bien plus tard que l'on s'intéressera aux propriétés étonnantes de l'aimant. Le 19eme siècle sera marqué par le lien entre l'électricité et le magnétisme : les théories de l'électromagnétisme. Plusieurs physiciens comme Ampère, Oersted, Tesla, Maxwell, Faraday réaliseront différents travaux qui sont aujourd'hui nos bases de calculs pour décrire le comportement du champ électromagnétique et ses interactions avec la matière.

POLARITÉS

Les pôles magnétiques sont appelés « nord » et « sud » en fonction des pôles géographiques terrestre vers lesquels ils sont attirés. Comme les pôles magnétiques de polarité opposés s'attirent mutuellement, on en déduit que les pôles géographiques terrestres ont une polarité magnétique en réalité opposée à leur polarité géographique : le pôle Nord géographique terrestre est un pôle sud magnétique, et inversement.

 

MATÉRIAUX FERROMAGNÉTIQUES

Cycle hystérésis

Les matériaux ferromagnétiques ont la propriété de devenir magnétiques, c'est-à-dire de s'aimanter lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique. Ils conservent alors une partie de ce magnétisme lorsque le champ est supprimé. On distingue 2 types : Les matériaux ferromagnétiques doux et les matériaux ferromagnétiques durs.

 

Les ferromagnétiques doux  sont principalement constitués de Fer et de Silicium, Nickel ou Cobalt qui leur permet de garder une forte aimantation. Leurs faibles champs coercitif ne nécessitent qu’un faible champ extérieur pour les désaimanter et les destinent principalement pour des applications électrotechniques ( Electro-aimants, transformateurs etc..).

Les ferromagnétiques durs plus communément appelés aimants permanents sont les matériaux aux propriétés magnétiques les plus élevés. On y retrouve 3 catégories : Les aimants ferrite, Les Aimants Alnico et les intermétalliques ou on y retrouve principalement les Aimants Néodymeet les Samarium Cobalt. Ils se différencient des matériaux doux par un fort champ coercitif une forte résistance à la désaimantation) et gardent une forte aimantation en l’absence de champ magnétique extérieur (champ rémanent élevé).

 

 

 

CYCLE HYSTÉRÉSIS

Le cycle d’hystéresis désigne le phénomène observé lors de l’aimantation d’un matériau ferromagnétique par un champ magnétique extérieur.
Le graphique à 4 quadrants illustrant ce phénomène montre le champ magnétique de l’aimant à plusieurs stades : En aimantation à saturation, en démagnétisation, magnétisé en sens inverse puis remagnétisé. Le quadrant en haut à gauche est le plus important, il montre la courbe de désaimantation d’un aimant.

 

 

  Point de saturation de l’aimantation de l’aimant par l’application d’un champ magnétique extérieur.

  Br : Champ rémanent. Intensité magnétique mesuré dans l’aimant sans champ magnétique extérieur.

  Hc : Champ coercitif. Champ magnétique nécessaire appliqué à l’aimant pour annuler son aimantation.

  Point de saturation de l’aimantation de l’aimant avec application d’un champ magnétique extérieur en direction opposée.

  Br - Champ magnétique négatif mesuré au retour à 0 du champ magnétique extérieur.

  Hc : Champ coercitif. Champ magnétique nécessaire appliqué à l’aimant pour annuler l’aimantation.

BH Max : Valeur qui représente la densité maximale d’énergie fournie par l’aimant.