1. Définition

On appelle aimant, tout corps qui a les propriétés d’attirer les métaux (fer, argent, etc.).

2. Classification des aimants

Les aimants se classent en deux catégories, soit les aimants naturels et les aimants artificiels.

2.1. Les aimants naturels

Les aimants naturels sont naturellement aimantés.

Leur découverte remonte au temps des anciens. Ceux-ci avaient remarqué que la magnétite (Fe₂O₃), une pierre composée de minerai de fer noirâtre, possédait la propriété d'attirer la limaille de fer.

 

2.2. Les aimants artificiels

Les aimants artificiels sont des morceaux d'acier auxquels on a communiqué la propriété des aimants naturels par un traitement spécial.

Les aimants artificiels se classent en deux catégories. On distingue donc :

1. Les aimants temporaires ;
2. Les aimants permanents.

a) Les aimants artificiels temporaires

Les aimants artificiels temporaires perdent leur force d'attraction si on retire la source qui leur a fourni leur magnétisme. Les électro-aimants, font partie de cette catégorie.

Les aimants artificiels permanents

Les aimants artificiels permanents deviennent aimantés lorsqu'on les place dans un champ magnétique intense. Ils conservent leur propriété magnétique après avoir été éloignés de ce champ magnétique.

On emploie différents alliages dans la fabrication des aimants permanents. En plus du fer, qui constitue l'élément principal, on retrouve du chrome, du tungstène ou du nickel, et des alliages à base de cobalt et de terres rares ou d'oxydes frittés (ferrites).

On utilise les aimants artificiels dans différents appareils (moteurs, génératrices, appareils de mesure, haut-parleurs, etc.). On les retrouve sous différentes formes, comme le montre la suivante :

 

3. Pôles des aimants

3.1. Généralités

Les pôles magnétiques se situent à chacune des extrémités d'un aimant. C'est à ces points que l'on retrouve la force magnétique la plus concentrée. On appelle ces extrémités pôle NORD et pôle SUD. Le pôle nord de l'aimant est l'extrémité qui pointe vers le pôle nord géographique de la Terre.

Quand on suspend un barreau aimanté en l’air, on constante que le barreau prend la direction sud-nord. C’est ce phénomène d’orientation qui a donné naissance à la boussole.

L'élément principal de la boussole est son aiguille, qui est en fait un aimant permanent. Lorsque l'on utilise une boussole, l'extrémité identifiée de l'aiguille pointe toujours vers le pôle nord. Donc, cette extrémité de l'aiguille représente le pôle nord de l'aimant, et l'autre extrémité, le pôle sud.

Par ailleurs, on remarque que les pôles d'un aimant sont inséparables ; si l'on coupe un aimant en deux, chaque morceau possédera un pôle nord et un pôle sud. De fait, chaque fragment d'un aimant forme un autre aimant.

3.2. Loi des pôles

Si l'on approche des pôles de même nature, on constate une répulsion entre les aimants. Par contre, si l'on approche deux pôles de nature contraire, on remarque une attraction entre les aimants. C'est ce que l'on appelle la loi des pôles.

La figure suivante démontre cette loi :

• Deux pôles de mêmes noms se repoussent.
• Deux pôles contraires s’attirent.

• Le pôle Sud d’aimant et le pôle sud d’un autre aimant se repoussent.
• Le pôle nord d’un aimant et le pôle nord d’un autre aimant se repoussent.
• Le pôle nord d’un aimant et le pôle sud d’un autre aimant s’attirent.

4. La boussole

La boussole est une aiguille aimantée qui indique la direction du nord.

La présence d’un métal aux alentours de la boussole peut dévier l’aiguille de cette dernière.

4.1. Histoire

La date de création de la boussole reste encore inconnue. Les premières boussoles auraient été conçues en Chine au XIème siècle. Appelée « poisson indiquant le sud ». Elle est décrite comme un poisson en fer flottant dans un bol rempli d’eau.

4.2. Principe

Pour comprendre le fonctionnement d’une boussole il faut comprendre celui de la Terre. En effet, la Terre contient de grandes quantités de métal en son centre. La rotation de cette masse de métal crée ce qu’on appelle un champ magnétique. Celle- agissant comme un aimant. Les aimants ont un pôle nord et un pôle sud. Lorsque deux aimants sont approchés l’un de l’autre, leurs pôles nord se repoussent, tout comme leurs pôles sud. A l’inverse leurs pôles opposés s’attirent, ainsi le pôle nord d’un aimant attire le pôle sud de l’autre aimant. Comme la Terre est un aimant gigantesque, son pôle nord magnétique attire le pôle sud de l’aiguille aimantée d’une boussole. Ce pôle est appelé le pôle Nord magnétique.

4.3. Fonctionnement

La boussole contient une petite aiguille aimantée qui est placée sur un pivot lui permettant de tourner librement et de façon horizontale. Elle comprend une rose des vents, qui est un cercle gradué de 0°à 360°. Ce cercle est divisé en plusieurs parties indiquant les 4 points cardinaux. Un bout de l’aiguille indique le Nord, et l’autre bout indique le Sud. L’aiguille oscille et tend vers le champ magnétique terrestre vers le pôle nord. Ainsi l’aiguille tourne et se positionne toujours dans la même direction (Nord), elle ne tourne pas verticalement.

4.4. Mode d'emploi

Tenir la boussole bien à plat devant soi ou sur une carte pour aller d’un point A vers un point B. L’aiguille va alors indiquer le nord. Tourner le cadran gradué jusqu’à ce que la flèche d’orientation (marquée N (nord) ou 0°) soit alignée avec l’aiguille indiquant le nord, ce qui permet de connaître la position des trois autres points cardinaux.

Pour atteindre le point B, il faut pointer la flèche de direction vers ce point B, puis tourner le cadran rotatif jusqu’à ce que la flèche d’orientation se trouve sur l’aiguille qui indique le nord et vérifier que la flèche de direction est bien alignée avec le point B. La position est alors connue. L’aiguille doit être gardée sur la flèche d’orientation. Il faut suivre le chemin indiqué par la flèche de direction pour arriver au point B.

5. Fabrication d’un aimant

Toute personne est apte de fabriquer un aimant.

Un morceau d’acier n’attire pas les limailles de fer. Mais en le mettant en contact avec un aimant, il attire les limailles de fer. Bref on a transformé le morceau d’acier en un aimant temporaire.

On peut retenir que tout métal en contact avec un aimant devient un aimant temporaire.

On peut aussi fabriquer un aimant avec du courant électrique et du métal.

En enroulant un morceau de métal dans une bobine couvert de vernis et en alimentant la bobine par un courant électrique, le métal devient aimant.

6. Le champ magnétique terrestre

Le noyau terrestre est composé de fer. Dans sa partie externe, ce fer est fluide. Les mouvements de celui-ci sont responsables de la génération du champ magnétique terrestre. La Terre se comporte comme un aimant géant, présentant deux pôles : le pôle Nord et le pôle Sud magnétique. L’aiguille Nord d’une boussole, comme tout aimant, est attirée par un pôle Sud. En conséquence, l’aiguille Nord d’une boussole indique le pôle Sud magnétique !

D’autre part, les pôles géographiques (liés à l’axe de rotation de la Terre) et les pôles magnétiques ne sont pas situés au même endroit. Les pôles magnétiques sont d’ailleurs mobiles au cours du temps ! Le pôle Sud magnétique (pointée par la boussole) se trouve actuellement à environ 600 km du pôle Nord géographique. On appelle déclinaison D l’angle mesuré en un lieu donné entre les deux.

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2024-12-28 14:32:52 / mazoughou@magoe.gn