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Définition du magnétisme permanent et du magnétisme induit
Voyons d'abord ce que signifient le magnétisme permanent et le magnétisme induit.
Le magnétisme
Tout d'abord, qu'est-ce qu'un aimant ?
Un aimant est un matériau ou un objet qui produit son propre champ magnétique.
Chaque aimant possède un pôle qui cherche le nord ou pôle nord et un pôle qui cherche le sud ou pôle sud, et ils auront la même force. Ces pôles magnétiques sont définis de telle sorte que le pôle nord sera attiré vers le pôle nord géographique de la Terre , et le pôle sud vers le pôle sud géographique, en raison du champ magnétique de la Terre.
Remarque que cela signifie qu'à l'emplacement du pôle nord de la Terre (en Arctique), il existe un pôle magnétique de recherche du sud, c'est-à-dire un pôle sud magnétique. Dans les illustrations, et parfois sur les aimants eux-mêmes, le pôle nord d'un aimant est souvent coloré en rouge. Un pôle nord repousse toujours un autre pôle nord et attire toujours un pôle sud, et un pôle sud repousse toujours un autre pôle sud.
D'accord, et qu'est-ce que cela signifie pour un matériau d'être magnétique ?
Un matériau est dit magnétique s'il est attiré ou repoussé par un aimant (c'est-à-dire qu'il ressent une force quelconque résultant d'un champ magnétique).
Aimants induits et permanents
Qu'entendons-nous par aimants permanents et induits ? Les noms donnent déjà leur définition.
Un aimant permanent est un autre nom pour un aimant : c'est un matériau qui produit son propre champ magnétique.
Unaimant induit est un matériau qui n'est magnétique que lorsqu'il est placé dans un champ magnétique.
Les aimants induits sont toujours attirés (et jamais repoussés) par les aimants permanents. Nous voyons dans toutes les définitions que les aimants permanents et les aimants induits sont tous deux des matériaux magnétiques.
Exemples de magnétisme permanent et induit
Maintenant que nous savons ce que sont les aimants permanents et induits, nous pouvons examiner quelques exemples.
Exemples d'aimants permanents
Un aimant permanent est un matériau qui doit être magnétisé à un moment donné, les aimants permanents sont donc des choses spécifiques.
Une boussole est un barreau aimanté qui peut tourner librement de sorte que son pôle nord magnétique pointe toujours vers le nord géographique de la Terre. L'aimant d'une boussole est un aimant permanent.
Une boussole comprenant l'aiguille avec le pôle nord magnétique (côté rouge) et le pôle sud magnétique (côté argent), Wikimedia Commons Public Domain.
La Terre peut être considérée comme un aimant permanent : elle possède un pôle sud magnétique (en Arctique) et un pôle nord magnétique (en Antarctique), et bien que son champ magnétique soit assez faible, les boussoles peuvent l'utiliser pour s'orienter. Certains animaux peuvent également utiliser le champ magnétique terrestre pour s'orienter et naviguer !
On trouve des aimants permanents dans beaucoup de choses : certains bracelets de montre en utilisent, il existe des blocs et des balles magnétiques pour jouer, les gommes de tableau blanc sont magnétiques de telle sorte qu'elles se collent au tableau blanc, etc.
Exemples d'aimants induits
Contrairement aux aimants permanents, le magnétisme induit est une propriété des matériaux : certains matériaux sont des aimants induits, d'autres non. La plupart des matériaux magnétiques sont des métaux, mais seuls certains métaux sont magnétiques. Les métaux les plus courants qui présentent un magnétisme induit sont le fer, le nickel et le cobalt. La plupart des matériaux contenant ces métaux (comme l'acier) sont également des aimants induits.
Tout ce qui est fait de fer, d'acier, de nickel ou de cobalt est un aimant induit, c'est-à-dire qu'il est attiré par les aimants. Pense aux clous, aux tableaux blancs, aux réfrigérateurs, aux trombones, aux voitures, etc.
Tu peux savoir quels objets de ta maison sont soumis au magnétisme induit en prenant un aimant permanent et en voyant quels objets sont attirés par lui. N'oublie pas qu'un aimant permanent, par définition, n'est pas un aimant induit.
Nous pouvons dire que le réfrigérateur est un aimant induit parce que les aimants du réfrigérateur (qui sont des aimants permanents) s'y collent et ne sont jamais repoussés par lui, Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0.
Différence entre le magnétisme permanent et le magnétisme temporaire
Les aimants permanents sont toujours magnétiques, mais les aimants induits ne le sont que tant qu'ils se trouvent dans un champ magnétique. Ainsi, les aimants induits ne connaissent qu'un magnétisme dit temporaire: ils sont magnétiques pendant un temps fini avant de redevenir non magnétiques. La différence entre le magnétisme temporaire et le magnétisme permanent est que le magnétisme permanent est - tu l'as deviné - permanent.
Causes du magnétisme permanent et du magnétisme induit
Pour le GCSE de physique, il n'est pas nécessaire de connaître les causes du magnétisme permanent et induit. Néanmoins, cette section donne un aperçu de la façon de penser aux aimants permanents et induits, ce qui peut s'avérer très pratique.
Pour te faire une idée intuitive du fonctionnement du magnétisme, imagine que les particules des aimants permanents et induits sont elles-mêmes de petits aimants (permanents) qui pointent normalement dans des directions aléatoires.
Causes du magnétisme induit
Prenons un clou comme exemple d'aimant induit pour expliquer les causes du magnétisme induit. Les petits aimants qu'il contient pointent tous dans des directions aléatoires, ce clou n'a donc rien de spécial. Cependant, une fois que nous plaçons le clou dans un champ magnétique, les petits aimants s'alignent en fonction de ce champ magnétique, et ils pointent tous dans la même direction. Maintenant, notre clou est devenu magnétique, car sur les bords, nous avons un pôle nord et un pôle sud, et au milieu, le caractère tête-bêche des petits aimants va annihiler les petits pôles nord et sud. Cet alignement explique pourquoi les aimants induits sont toujours attirés par les aimants permanents : leur aimantation s'aligne en fonction du champ magnétique dans lequel ils se trouvent.
Une fois que l'on retire le clou du champ magnétique, les petits aimants reprennent leur position initiale (un peu comme une feuille de papier pliée veut se déplier d'elle-même dès qu'on la lâche), et le clou redevient amagnétique.
Causes du magnétisme permanent
Restons-en à notre clou. Comment faire pour qu'il devienne un aimant permanent ? L'astuce consiste à le chauffer jusqu'à ce que les petits aimants individuels aient chacun tellement d'énergie qu'ils peuvent tourner dans n'importe quelle direction sans problème (c'est ce qu'on appelle la température de Curie). Nous le plaçons dans un champ magnétique tel que la direction préférée des petits aimants est le long du champ magnétique, puis nous le laissons refroidir à nouveau. La position standard de la plupart des petits aimants est maintenant qu'ils s'alignent, ce qui fait que le clou est magnétisé de façon permanente : c'est maintenant un aimant permanent.
Note que cette image de matériaux magnétisés explique aussi pourquoi les aimants ont toujours deux pôles, même après les avoir coupés en deux.
Visualisation des petits aimants à l'intérieur des matériaux. Le matériau (a) n'est pas magnétisé, et le matériau (b) est magnétisé, StudySmarter.
Magnétisme permanent et magnétisme induit - Principaux points à retenir
- Un aimant (permanent) est un matériau ou un objet qui produit son propre champ magnétique. Chaque aimant possède un pôle nord (rouge) et un pôle sud (blanc). Un pôle nord repousse toujours un autre pôle nord et attire toujours un pôle sud.
- Un aimant induit est un matériau qui est magnétique uniquement lorsqu'il est placé dans un champ magnétique. Les aimants induits sont toujours attirés (et jamais repoussés) par les aimants permanents.
- Un matériau est dit magnétique s'il est attiré ou repoussé par un aimant.
- Les boussoles, la Terre et les gommes de tableau blanc sont des exemples d'aimants permanents.
- Les clous, les tableaux blancs, les réfrigérateurs, les trombones et les voitures sont des exemples d'aimants induits.
- Le magnétisme temporaire est un magnétisme qui n'est pas permanent. Les aimants induits sont des aimants temporaires.
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